Научное сообщество представило инновационное решение, способное превратить стандартные оконные конструкции в активные источники чистой электроэнергии. Разработка основана на использовании специального прозрачного покрытия, которое функционирует как невидимый фильтр, перенаправляя солнечный свет к периферийным фотоэлектрическим элементам без ущерба для визуальной чистоты стекла. Эта технология открывает зданиям возможность самостоятельно обеспечивать себя частью необходимой энергии, снижая зависимость от традиционных источников.
Ключевым компонентом этой системы, над которой работали, в частности, исследователи из Нанкинского университета, являются многослойные холестерические жидкие кристаллы (CLC). Эти структуры действуют как высокоточный оптический концентратор, избирательно захватывая циркулярно поляризованный свет и направляя его под углом к небольшим ячейкам, расположенным по краю оконной рамы. Такой механизм позволяет сохранить высокую степень прозрачности, поскольку большая часть света проходит беспрепятственно. В одном из прототипов, получившем название CUSC, коэффициент пропускания видимого света достигал 64%, а индекс цветопередачи сохранялся на уровне более 91, что минимизирует изменение восприятия интерьера и экстерьера.
Данный подход предлагает существенные преимущества перед традиционными солнечными панелями, требующими выделения дополнительной площади. Интеграция генерации энергии непосредственно в фасад здания, который часто имеет большую площадь, является логичным шагом в развитии устойчивой архитектуры. Исследования показывают, что при ширине окна в два метра такая система способна концентрировать солнечный свет в 50 раз, что позволяет сократить количество необходимых фотоэлектрических ячеек до 75%. Кроме того, сообщается, что данное покрытие способно собирать до 38,1% падающей световой энергии. Это не только снижает материалоемкость, но и открывает возможность использования более дорогих и эффективных материалов для самих концентраторов.
Экспериментальный образец диаметром всего 2,5 см уже продемонстрировал способность питать небольшой вентилятор мощностью 10 мВт в условиях солнечной погоды. Возможность нанесения этого покрытия в качестве ретрофита на уже существующие конструкции делает технологию коммерчески привлекательной и масштабируемой. Эксперты отмечают, что подобные интегрированные решения могут стать следующим крупным этапом в развитии возобновляемой энергетики, способствуя достижению целей по декарбонизации. В то время как ранние разработки, например, в Мичиганском университете, показывали эффективность преобразования света до 8,1% при 43% прозрачности, а датские ученые достигали 12,3% при 30% прозрачности с использованием перовскитов, технология жидких кристаллов сохраняет критически важную эстетическую составляющую для массового внедрения в существующий строительный фонд.