Två flugor i en smäll

Varje hus, bil och kontorsbyggnad har fönster, ofta många. Det beror på att människor behöver ljus för att må bra och få energi. Men varför endast använda fönster till att släppa in ljus, tänk om man samtidigt kunde utnyttja solljuset på ett praktiskt sätt – genom samma glasruta. Det var en vision för NREL, det amerikanska forsknings- och utvecklingslaboratoriet inom förnyelsebar energi.

Men hur skulle det egentligen gå till? Solceller och fönster fungerar på motsatta sätt. En solcell ska absorbera solljus medan ett fönster ska släppa igenom strålarna.

– Det finns ett stort problem mellan ett bra fönster och en bra solcell – vår teknik överträffar det, säger Lance Wheeler, forskare på NREL i ett pressmeddelande.

Forskarteamet använde sig av ett experimentellt perovskit-material (perovskiter: en benämning på en grupp keramer som kan varieras i stor utsträckning). Eftersom perovskiter är så pass varierbara finns stora möjligheter att skräddarsy elektronikkomponenter för att ta fram helt nya egenskaper. Det är det NREL lyckats med – de har tagit fram ett fönster med en solenergikonverteringsgrad på 11,3 %.

Det är revolutionerande, men samtidigt är det inte första gången forskare tagit fram ett solcellsfönster. Skillnaden är dock att tidigare prototyper först och främst är ett fönster vars sekundära egenskap är solcell, menar forskaren Lance Wheeler.

– Det finns termokromatiska tekniker på marknaden, men det finns inget i nuläget som faktiskt omvandlar solenergin till elektricitet, säger Lance Wheeler.

Den här nya tekniken beskrivs noggrant i avhandlingen ”Switchable Photovoltaic Windows Enabled by Reversible Photothermal Complex Dissociation from Methylammonium Lead Iodide” och publicerades i den vetenskapliga tidskriften Nature 2017.

Här beskrivs hur tekniken kunna släppa igenom 68 % av det synliga solljusspektrumet när glaset är transparent. När glaset omvandlas till solcell, vilket tar cirka tre minuter, släpps endast 3 % ljus igenom glaset. Det betyder att ett hus med den här typen av glasrutor blir ganska mörklagt under tiden som glaset befinner sig i sin solcellsform.

Inom bilindustrin skulle den här typen av innovativt glas kunna fungera som solceller under tiden tändningen är avslagen. Än så länge dröjer det innan solcellsfönster lanseras på marknaden. Forskarna har en del problem att reda ut innan prototyper kan presenteras, till exempel solglasens livslängd. I nuläget tappar solcellsfönster prestanda redan efter 20 cykler.