Создан материал для «умных» окон, на свету превращающийся в солнечную панель

В журнале Nature Materials вышла статья с описанием материала, который в зависимости от температуры существует как прозрачная стеклоподобная субстанция или как темный, слабо пропускающий свет материал со структурой перовскита, работающий как фотоэлектрический элемент. Авторы статьи полагают, что однажды из этого материала можно будет делать оконные стекла, в пасмурную погоду и в сумерки пропускающие свет, а в солнечные дни работающие, как солнечная батарея. Электроэнергия, выработанная в часы работы в режиме солнечной батареи, может быть использована для зарядки аккумуляторов бытовой электроники или для охлаждения салона автомобиля, припаркованного на солнце в жаркий день.

Переход от стеклоподобной прозрачной фазы к перовскитной происходит при повышении температуры. Пока прототип, собранный Летьеном Ду (Letian Dou) и его коллегами из Университета Пердью в США, приобретает структуру перовскита при нагревании до 105°C; это намного больше, чем температура стекла, находящегося под прямыми солнечными лучами даже в самый жаркий день. Сейчас химики работают над снижением пороговой температуры до 70°C – этого было бы достаточно, чтобы прозрачное стекло, нагретое лучами солнца, само превращалось в фотоэлемент.

Процесс обратим: структура перовскита теряется при контакте с влагой. После увлажнения прозрачность материала вырастает до 81,7%, в то время как в фазе перовскита материал приобретает коричневатый оттенок и пропускает только 35,4% видимого света. В дальнейшем Ду и его коллеги рассчитывают найти другой способ изменения фазы, чтобы владельцам будущих «умных» окон не пришлось брызгать на них водой с целью сделать их вновь прозрачными.

Структура кристаллов, использованных в экспериментальных фотоэлементах, называется «структурой перовскита» из-за сходства с кристаллической решеткой одноименного природного минерала, титаната кальция. В работе Ду и его коллег использовались органические комплексные соединения на основе йодида и бромида цезия, выбранные учеными за способность к резким фазовым переходам при изменении температуры в пределах значений, при которых возможна работа фотоэлементов.