Onderzoekers ontwikkelden een raam en zonnecel in één. Hiermee kunnen in theorie complete kantoorgebouwen en flats worden afgewerkt.

Ramen worden slimmer, ze kunnen bijvoorbeeld licht tegenhouden en warmte opslaan. Ondertussen werken onderzoekers hard aan doorzichtige zonnecellen. Je voelt hem al aankomen: waarom die twee technische hoogstandjes niet combineren? Dat is precies wat Amerikaanse wetenschappers van het National Renewable Energy Laboratory, een instituut dat onderzoek doet naar alternatieve energie, hebben gedaan. Ze ontwikkelden een slim raam dat donker kleurt zodra de zon het opwarmt én dat daarna in een zonnecel verandert.

Lees ook:

• Raam regelt lichtinval met nanodeeltjes
• Wetenschappers maken zonnepanelen doorzichtig
• Raam open, omgevingslawaai uit

Kleur bekennen

Voor het raam hebben de onderzoekers gebruikgemaakt van thermochromisch, fotovoltaïsche technologie, zoals ze het zelf noemen. Thermochromisch verwijst naar het van kleur veranderen van het raam als gevolg van een temperatuurverandering. (Denk aan die zogenaamde emotieringen die van kleur veranderden en daarmee een andere stemming aangaven – die werkten ook volgens het thermochromische effect.) En met fotovoltaïsch wordt het effect bedoeld waarbij licht wordt omgezet in elektriciteit.

Doordat het raam donker kleurt, houdt het een hoop zonlicht en daarmee warmte tegen. Een mooie uitvinding an sich, maar het team tilt de technologie naar een hoger niveau. Zodra het venster donker is van kleur, krijgt het de eigenschappen van een zonnecel: het kan nu ook elektriciteit genereren.

Perovskieten

Dit wordt bereikt met perovskieten (een veelbelovend materiaal voor efficiëntere zonnepanelen) die tussen twee dunne glasplaten zitten, en damp die de onderzoekers tussen de lagen injecteerden. De damp veroorzaakt een reactie die ervoor zorgt dat de perovskieten zichzelf in verschillende vormen gaan rangschikken.

Bij een lage temperatuur en luchtvochtigheid blijven ze transparant, waardoor de ruit normaal licht doorlaat. Maar zodra de zon schijnt en de temperatuur van het glas (en dus de luchtvochtigheid) stijgt, verandert de vorm van de perovskieten en daarmee de kleur van het raam. Het gevolg: het glas laat steeds minder licht door. En hoe donkerder het glas kleurt, des te meer elektriciteit de perovskieten opwekken.

Slim raam

Als het glas een temperatuur van tussen de 35 en 46 graden Celsius heeft, kan de ruit in ongeveer zeven seconden schakelen tussen verschillende kleuren, van transparant naar geel, oranje, rood en bruin.

Het team wil nu verder onderzoeken hoe vaak het slimme raam kan schakelen van een donkere modus, waarbij het elektriciteit genereert, naar een transparante. Ook wil het uitzoeken hoe efficiënt het glas zonlicht omzet in elektriciteit. In de toekomst zouden complete kantoorgebouwen en flats met dergelijke ruiten kunnen worden afgewerkt.

Bronnen: Nature Communications, NREL, New Atlas

Beeld: Dennis Schroeder, NREL

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!