Wat als je ramen je elektriciteit konden leveren? Een nieuw zelfherstellend zonneglas uit China maakt het mogelijk, met hoge efficiëntie en volledig recycleerbaar.
Luminescent solar concentrators (LSC’s) zijn een innovatieve manier om zonne-energie op te wekken in bijvoorbeeld ramen of gevels. Het principe is eenvoudig maar elegant: semitransparant glas absorbeert zonlicht, zet het om in fluorescentie en geleidt de energie naar zonnecellen die langs de randen zijn geplaatst. Volgens de studie, gepubliceerd in Light: Science & Applications, hebben onderzoekers van Nankai University een nieuwe benadering ontwikkeld die een belangrijke barrière doorbreekt: het kostbare en moeilijk schaalbare productieproces van nanocrystal-gebaseerde fluorescenties.
Tot nu toe waren de meeste LSC’s afhankelijk van nanocrystals, die duur zijn, veel oplosmiddelen vereisen en nauwelijks recyclebaar zijn. Als het glas beschadigd raakte, gingen de kostbare emittermaterialen verloren. Dit maakt conventioneel luminescent glas zowel duur als milieuonvriendelijk.
Een doorbraak voor zonneglas
Het team onder leiding van professor Xiyan Li ontwikkelde het geel-emitterende materiaal ETP2SbCl5 phosphor. Ze maken het materiaal eenvoudig bij kamertemperatuur en zetten het vervolgens door verhitting in glas om.
De resultaten zijn indrukwekkend: een klein LSC-apparaat van 3x3x0,5 cm³ behaalde een power conversion efficiency van 5,56% en een optische efficiëntie van 32,5%, terwijl het gemiddeld 78,3% van het licht doorliet, wat praktisch bruikbaar is voor ramen en transparante gevels.
Het glas absorbeert ook effectief ultraviolet licht onder 420 nanometer en genereert een sterke fluorescentie via het proces van self-trapped exciton (STE) emission, met een photoluminescence quantum yield (PLQY) van ongeveer 52,6%. Dit maakt het materiaal extra efficiënt in het leiden van licht naar de randen waar zonnecellen zijn geplaatst.
Wereldprimeur: recyclebaar én zelfherstellend
Wat dit zonneglas echt onderscheidt, is de recycleerbare en zelfherstellende eigenschap. Door het glas te verwarmen tot 200°C kan het zichzelf herstellen en opnieuw gebruikt worden, zonder significant verlies van prestaties. Zelfs na tien cycli van fosfor-glas transities blijft het glas 95% van zijn originele prestaties behouden.
“Naast de zelfherstellende eigenschappen zijn de reversibele fasetransities veelbelovend voor toepassingen in LED’s of anti-counterfeiting technologieën,” aldus de onderzoekers. “Dit onderstreept het potentieel van het materiaal in duurzame energieoplossingen voor een koolstofarme toekomst.”
Kan heel de sector transformeren
Als dit materiaal op grote schaal geproduceerd kan worden, zou het de bouwsector kunnen transformeren. Toekomstige gebouwen zouden ramen kunnen hebben die niet alleen licht doorlaten, maar ook elektriciteit opwekken en tientallen jaren meegaan zonder verlies van efficiëntie.
Bovendien vermindert het hergebruik van het materiaal de afvalberg en de milieu-impact aanzienlijk, iets wat bij conventionele zonneglasmaterialen een groot probleem is.
China’s doorbraak met ETP2SbCl5 zonneglas markeert een belangrijke stap richting betaalbare, efficiënte en duurzame zonne-energie geïntegreerd in gebouwen, en zet de toon voor een nieuwe generatie groene architectuur.
