Chińczycy stworzyli samonaprawiające się szkło słoneczne. Ujawnione dane szokują

Przełomowy materiał z Uniwersytetu Nankai. Co kryje się pod nazwą ETP2SbCl5

Pod kierunkiem profesora Xiyana Li powstał materiał oznaczony jako ETP2SbCl5. To pochodna perowskitu pozbawiona ołowiu, stanowiąca alternatywę dla konwencjonalnych nanokryształów. Produkcja nowego szkła odbywa się w jednokrokowym procesie w temperaturze pokojowej, co znacząco obniża koszty w porównaniu ze skomplikowanymi metodami wytwarzania dotychczas stosowanych rozwiązań. Technologia działa jako luminescencyjny koncentrator słoneczny, który zbiera rozproszone promienie i kieruje je do niewielkich ogniw fotowoltaicznych umieszczonych na krawędziach tafli szkła. Dzięki temu możliwe staje się tworzenie w pełni transparentnych paneli idealnych do zastosowań architektonicznych.

Czytaj też: Fotowoltaika wraca na nasz kontynent. W Hambach rusza produkcja paneli nowej generacji

Osiągnięte wskaźniki robią wrażenie. Szkło ETP2SbCl5 osiągnęło sprawność konwersji mocy na poziomie 5,56% przy wydajności optycznej wynoszącej 32,5% dla urządzenia o wymiarach 3x3x0,5 cm. Równie istotna jest średnia przepuszczalność światła widzialnego na poziomie 78,3%, co zapewnia praktyczną przejrzystość konieczną do zastosowania w oknach. Materiał wykazuje także fotoluminescencyjną wydajność kwantową wynoszącą 52,6%. Badacze zwracają uwagę, że szkło fluorescencyjne skutecznie absorbuje promieniowanie ultrafioletowe poniżej 420 nm, co dodatkowo chroni oczy i skórę ludzi z otoczenia oraz zapobiega degradacji ogniw słonecznych.

Mechanizm samonaprawy i proces recyklingu. Na czym polega regeneracja materiału?

Najbardziej interesującą cechą nowego rozwiązania jest zdolność do samonaprawy. Podgrzanie szkła do około 200 stopni Celsjusza umożliwia jego regenerację i ponowne wykorzystanie. To znacznie niższa temperatura niż w przypadku tradycyjnych szkieł nieorganicznych, które wymagają nagrzania do ponad 800 stopni. Proces recyklingu opiera się na odwracalnych przemianach między fazą fosforu a szkła, wspomaganych przez etanol. Mechanizm rozpuszczania i rekrystalizacji pozwala na wielokrotne wykorzystanie materiału bez istotnej utraty właściwości. Naukowcy odkryli, że ten innowacyjny proces wykazuje wysoką odporność na zmęczenie materiałowe.

Czytaj też: Dwa silniki, brak ogona i kabiny. Co tym razem knują Chiny?

Wyniki długoterminowych testów są obiecujące. Nawet po dziesięciu cyklach przejść między fazą fosforu a szkła, materiał zachowuje około 95% początkowej wydajności fotoluminescencji. Odzyskane fosfory mogą znaleźć zastosowanie w diodach LED z konwersją fosforową lub zabezpieczeniach antyfałszerskich, co dodatkowo zwiększa zrównoważony charakter całego procesu. Potencjalne zastosowania nowego szkła wykraczają poza standardowe panele słoneczne. Materiał może zostać zintegrowany z architekturą budynków jako okna generujące energię, które jednocześnie przepuszczają światło i produkują prąd. To szczególnie atrakcyjna opcja dla nowoczesnych biurowców i domów pasywnych. Chińskie szkło oferuje dodatkową korzyść w postaci ochrony przed promieniowaniem UV. Skutecznie absorbuje światło ultrafioletowe, co nie tylko chroni użytkowników, ale także zapobiega degradacji innych elementów konstrukcji. Badacze opracowali nawet wersję laminowaną G-ETP2SbCl5, która cechuje się lepszą stabilnością mechaniczną i odpornością na warunki atmosferyczne.

Stabilność w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych

Testy w warunkach rzeczywistych potwierdzają praktyczność rozwiązania. Szkło laminowane wykazuje stałe widma transmitancji po 20 dniach ekspozycji na światło słoneczne, bez znaczącej rekrystalizacji czy pogorszenia właściwości. To kluczowa przewaga nad tradycyjnymi luminescencyjnymi koncentratorami słonecznymi, które często borykają się z problemami stabilności długoterminowej i wysokimi kosztami produkcji. Możliwość wielokrotnego recyklingu czyni nowy materiał idealnym kandydatem na zrównoważone rozwiązanie energetyczne w dobie dążenia do redukcji emisji dwutlenku węgla. Chińska innowacja może zapoczątkować nowy rozdział w architekturze energooszczędnej. Budynki przyszłości mogą być wyposażone w okna, które nie tylko wpuszczają naturalne światło, lecz dodatkowo generują czystą energię elektryczną, zachowując przy tym trwałość znacznie przewyższającą obecne materiały słoneczne.