Благодаря появлению кристаллического минерала перовскита использование солнечной энергии подверглось революционным преобразованиям. Окна зданий на основе этого материала остаются прозрачными в холодные дни и темнеют на жарком летнем солнце. Исследователи перовскита заявили, что они создали тонированные стекла, прозрачность которых изменяется в зависимости от температуры, сохраняющие энергию подобно солнечным батареям. Однажды новая технология поможет охлаждать здания летом и вдобавок вырабатывать электроэнергию.
«Умные стекла», переключающиеся между прозрачным и матовым состоянием, используются давно. Но в строительстве из-за высокой стоимости, т.к. требовалась внешняя энергия, они не нашли широкого применения.
Теперь с перовскитом возможно создание «умных» окон, использующих солнечную энергию. Солнечные панели на основе этого минерала почти также эффективны в преобразовании солнечной энергии в электрическую, как и современные кремневые. Они могут превращать 22% энергии Солнца в электричество, тогда как панели из кремния – 25%. Прозрачность окон контролируется изменением элементных компонентов перовскита. Кроме того, исходное сырье в этом случае гораздо дешевле существующих солнечных батарей.
Прогресс был достигнут в ноябре 2017 года, когда было создано стекло, преобразующееся при температуре 60°C, со свинцовой основой с покрытием перовскитом. При более низких температурах этот минерал в центре солнечной ячейки образует органическое соединение метиламин. При нагреве метиламин испаряется, в результате чего перовскит темнеет и поглощает солнечную энергию, а, когда жара кончается, пары метиламина оседают в перовскит, делая его снова прозрачным. Нагретый минерал преобразует до 11,3% своей энергии в электричество.
Однако у этих окон есть и недостатки. Наибольший из них состоит в том, что эффективность солнечных панелей падает после нескольких переключений вероятно потому, что пары метиламина не полностью оседают, и расположение кристаллов перовскита не восстанавливается. Группа исследователей работала над преобразованием минерала, переключающегося без химической реакции метиламина.
И наконец, было создано стекло на основе цезия с перовскитным покрытием, преобразующимся без метиламина и без потери эффективности.
И все-таки, у этих стекол есть недостатки. Во-первых, их состояние не изменяется, если температура нагрева меньше 100°C, и эффективность примерно на 7% ниже, чем у обычных солнечных батарей. К тому же, при матовости у окон появляется красноватый оттенок, что не нравится многим строителям.
Но исследователи продолжают поиски. Уже найден способ преобразования при температуре 50°C–60°C, остается проблема повышения эффективности использования солнечной энергии.