Пока умные окна, способные вырабатывать электричество и менять прозрачность, существуют только в виде лабораторных прототипов, но в будущем они могут заменить обычные стекла зданий и автомобилей. Команда ученых из Китая сделала решительный шаг в этом направлении, создав гибрид электрохимического окна из оксида никеля-кобальта и тонкой пленки керстерита, богатого цинком сульфидного минерала. Получившийся прототип показал превосходные электрохимические и электрохромные результаты.

Кестерит — один из самых многообещающих материалов, поглощающих свет, подходящий для создания недорогих тонкопленочных фотоэлементов. Минерал состоит из доступных элементов — меди, олова, цинка и селения, которые часто встречаются в природе. Рекорд эффективности фотоэлементов из кестерита составляет на сегодня 12,6%.

Исследователи из Хэнаньского университета изготовили фотоэлементы со стеклянной подложкой, покрытой молибденом, поглотителей керстерита, буферным слоем на основе сульфида кадмия, слоем оксида цинка и слоем оксида индия-олова. Металлические контакты сделаны из серебра. При подготовке электрохимической пленки была выбрана простая стратегия осаждения химического осаждения в ванне. Также в состав окна входит пленка из оксида титана с отличными показателями накопления энергии и электрохромизма, то есть изменения цвета под действием электрического тока. Эта пленка из наночастиц выполняет функцию хранилища ионов.

Благодаря пористой структуре нанохлопьев и синергии элементов из никеля и кобальта, союз пленки на основе оксида никеля-кобальта и умного окна показал превосходные электрохимические, электрохромные результаты, а также высокую эффективность накопления энергии, пишет PV Magazine.

Испытания в обычных условиях освещения показали, что умное окно поглощает 318,3 мВ*ч энергии на квадратный метр и обладает энергетической эффективностью в 2,15%. Эти показатели сопоставимы с возможностями большинства солнечных окон, которые есть сегодня на рынке. А пористая структура нанохлопьев обеспечивает им высокую оптическую модуляцию, быструю скорость переключения и превосходную электрохроматическую стабильность.