Нова концепция за соларен прозорец интегрира полимерно-диспергирани течни кристали, за да осигури адаптивна прозрачност.
Изследователи от Обединеното кралство разработиха „интелигентен“ прозорец, който комбинира превключваеми полимерно-дисперсни течни кристали (PDLC) с вградени фотоволтаични клетки. Системата предлага контролирана прозрачност и едновременно производство на електроенергия, като балансира притока на светлина и топлина, поддържайки високо визуално качество и стабилна производителност.
Екипът от Университета в Ексетър интегрира фотоволтаични модули с PDLC – интелигентен филм, съставен от капчици течни кристали в полимерна матрица. Технологията позволява на стъклото да преминава от непрозрачно в прозрачно състояние при прилагане на електрическо поле.
„Предишните интелигентни системи се опитваха да интегрират генерирането на енергия чрез конвенционални фотоволтаични или тандемни структури, но често се сблъскваха с ограничения в производителността и стабилността“, споделя водещият автор Аритра Гош пред списание Pv magazine. „За разлика от тях, предложената от нас структура работи ефективно без подобни проблеми, демонстрира стабилност и запазва желаните термични и оптични свойства.“
Гош тества две конфигурации в две състояния (включено и изключено). При първата PDLC слоят е изложен директно на слънцето (PDLC–BIPV), а при втората фотоволтаичният (PV) слой е външен (BIPV–PDLC). „И двете конфигурации показват сходни коефициенти на топлопреминаване (-стойности) и коефициенти на общо преминаване на слънчева енергия (-стойности)“, обяснява той. „Основната разлика се появява, когато PV слоят е отвън, което леко променя цялостната производителност.“
Тестовите системи използват стъклени и акрилни панели с размери м. Фотоволтаичните клетки и PDLC филмите са разположени между остъкляването. Филмът става прозрачен при напрежение 20 V AC и остава полупрозрачен (матиран) в изключено състояние. Вградени са шест фотоволтаични клетки с мощност 0,43 W, свързани в два паралелни низа.
Експериментите са проведени със соларен симулатор при осветеност W/m². Температурите на клетките и повърхностите са измервани с Т-образни термодвойки, свързани към дата логер Picco, а данните за ток и напрежение са събирани чрез IV-трасер MP160 с 4-проводна връзка на всеки пет минути.
Резултати в активно състояние (ON)
Системата показва 62% пропускливост на светлина и 18% отражение. Коефициентът на защита на кожата от слънчева светлина (SSPF) достига 78%, а индексът на цветопредаване (CRI) е впечатляващите 97 при цветна температура 5983 K. -стойността е 0,54, а -стойността – 5,2 W/m²K.
Резултати в изключено състояние (OFF)
Пропускливостта спада до 42%, а матовостта (mismatch/haze) се увеличава до 71%. Защитният коефициент SSPF се подобрява до 90%. -стойността намалява до 0,43, а -стойността до 4,7 W/m²K, което означава по-добра термоизолация.
Резултатите доказват, че комбинирането на PDLC с интегрирани фотоволтаици е жизнеспособен път за създаване на многофункционални сградни фасади. Системата подобрява комфорта на обитателите, намалява енергийните разходи и повишава устойчивостта на съвременната архитектура.
Снимки: Pv magazine