Las ventanas inteligentes equipadas con acristalamiento controlable pueden aumentar los sistemas de iluminación, refrigeración y calefacción variando su tinte, ahorrando hasta un 40 por ciento en los costos de energía promedio de un edificio.
Estas ventanas inteligentes requieren energía para funcionar, por lo que son relativamente complicadas de instalar en edificios existentes. Pero al aplicar una nueva tecnología de células solares, los investigadores de la Universidad de Princeton han desarrollado un tipo diferente de ventana inteligente: una versión autoamplificada que prometepara ser económico y fácil de aplicar a las ventanas existentes. Este sistema presenta células solares que absorben selectivamente la luz ultravioleta UV, por lo que las nuevas ventanas son completamente autoalimentadas.
"La luz solar es una mezcla de radiación electromagnética compuesta por rayos UV cercanos, luz visible y energía infrarroja o calor", dijo Yueh-Lin Lynn Loo, directora del Centro Andlinger para Energía y Medio Ambiente, yTheodora D. '78 y William H. Walton III '74 Profesor de Ingeniería ". Queríamos que la ventana inteligente controlara dinámicamente la cantidad de luz natural y calor que puede entrar, ahorrando en costos de energía y haciendo el espacio más cómodo."
La ventana inteligente controla la transmisión de luz visible y calor infrarrojo al edificio, mientras que el nuevo tipo de célula solar utiliza luz cercana a los rayos UV para alimentar el sistema.
"Esta nueva tecnología es en realidad una gestión inteligente de todo el espectro de la luz solar", dijo Loo, profesor de ingeniería química y biológica. Loo es uno de los autores de un artículo, publicado el 30 de junio, que describe esta tecnología,que se desarrolló en su laboratorio.
Debido a que la luz ultravioleta cercana es invisible para el ojo humano, los investigadores se propusieron aprovecharla para obtener la energía eléctrica necesaria para activar la tecnología de tintado.
"El uso de luz cercana a los rayos UV para alimentar estas ventanas significa que las células solares pueden ser transparentes y ocupar la misma huella de la ventana sin competir por el mismo rango espectral o imponer restricciones estéticas y de diseño", agregó Loo. "Células solares típicashecho de silicio son negros porque absorben toda la luz visible y algo de calor infrarrojo, por lo que serían inadecuados para esta aplicación ".
En el artículo publicado en Energía natural , los investigadores describieron cómo utilizaron semiconductores orgánicos - derivados de hexabenzocoroneno contorsionado cHBC - para construir las células solares. Los investigadores eligieron el material porque su estructura química podría modificarse para absorber un rango estrecho de longitudes de onda - en estecaso, luz casi UV. Para construir la célula solar, las moléculas semiconductoras se depositan como películas delgadas en vidrio con los mismos métodos de producción utilizados por los fabricantes de diodos orgánicos emisores de luz. Cuando la célula solar está operativa, la luz solar excita los semiconductores cHBCproduce electricidad.
Al mismo tiempo, los investigadores construyeron una ventana inteligente que consiste en polímeros electrocrómicos, que controlan el tinte, y pueden ser operados únicamente usando la energía producida por la célula solar. Cuando la luz ultravioleta del sol genera una carga eléctrica en elcélula solar, la carga desencadena una reacción en la ventana electrocrómica, lo que hace que cambie de azul claro a azul oscuro. Cuando se oscurece, la ventana puede bloquear más del 80 por ciento de la luz.
Nicholas Davy, un estudiante de doctorado en el departamento de ingeniería química y biológica y autor principal del artículo, dijo que otros investigadores ya han desarrollado células solares transparentes, pero que apuntan a la energía infrarroja. Sin embargo, la energía infrarroja transporta calor, por lo que la utiliza para generar electricidadpuede entrar en conflicto con la función de una ventana inteligente de controlar el flujo de calor dentro o fuera de un edificio. Las células solares transparentes cercanas a los rayos UV, por otro lado, no generan tanta energía como la versión infrarroja, pero no impidentransmisión de radiación infrarroja, por lo que complementan la tarea de la ventana inteligente.
Davy dijo que el objetivo del equipo de Princeton es crear una versión flexible del sistema de ventanas inteligentes con energía solar que se pueda aplicar a las ventanas existentes mediante laminación.
"Alguien en su casa o departamento podría tomar estos laminados inalámbricos inteligentes para ventanas, que podrían tener un respaldo adhesivo que se despega, e instalarlos en el interior de sus ventanas", dijo Davy. "Entonces podría controlar ella luz solar que ingresa a su hogar utilizando una aplicación en su teléfono, lo que mejora instantáneamente la eficiencia energética, la comodidad y la privacidad ".
Joseph Berry, científico investigador principal del Laboratorio Nacional de Energía Renovable, que estudia las células solares pero no participó en la investigación, dijo que el proyecto de investigación es interesante porque el dispositivo se adapta bien y apunta a una parte específica del espectro solar.
"La integración de las células solares en las ventanas inteligentes las hace más atractivas para las modificaciones y no tiene que lidiar con el cableado eléctrico", dijo Berry. "Y el rendimiento del voltaje es bastante bueno. El voltaje que han podido producirpuede conducir dispositivos electrónicos directamente, lo que es tecnológicamente bastante interesante "
Davy y Loo han comenzado una nueva compañía, llamada Andluca Technologies, basada en la tecnología descrita en el documento, y ya están explorando otras aplicaciones para las células solares transparentes. Explicaron que la tecnología de células solares cercanas a los rayos UV también puede alimentar Internetsensores de cosas y otros productos de consumo de baja potencia.
"No genera suficiente energía para un automóvil, pero puede proporcionar energía auxiliar para dispositivos más pequeños, por ejemplo, un ventilador para enfriar el automóvil mientras está estacionado al sol", dijo Loo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton, Escuela de Ingeniería . Original escrito por Sharon Adarlo. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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