【材料】遮熱「スマート」ウィンドウに太陽電池を組み込む
Scientific Reports
Materials: Heat-blocking ‘smart’ windows go solar
可視光透明性を維持しつつ（近赤外光の形での）熱の伝達をインテリジェントに制御できる「スマート」ウィンドウに太陽電池が組み込まれた。こうして作られたスマートウィンドウは、1つのデバイスで省エネルギーとエネルギー生成を共に実現できる。
二酸化バナジウム（VO2）は、スマートウィンドウの製造に用いる材料として関心を集めている。その理由としては、VO2が、可逆的で温度に依存する相転移を起こすことが挙げられる。つまり、VO2は、臨界温度の摂氏68度未満では絶縁性を示し、赤外光に対して透明となり、摂氏68度を上回ると、金属状態となり、赤外光を反射する。透明であることの必要な窓ガラスに対して、エネルギーの効率的な利用と貯蔵のできる太陽電池を組み込むことは、難題となっていた。
今回、Yanfeng Gaoたちは、環境温度に応じて太陽からの赤外線放射を制御し、ガラスパネルの周囲に配置された太陽電池に一部の光を散乱させるVO2薄膜を用いたスマートウィンドウを設計した。Gaoたちは、この新しいスマートウィンドウが、暖房、照明、冷房のためのエネルギー費の節減に寄与する可能性を秘めていると考えている。
Solar cells have been integrated into a ‘smart’ window that can intelligently regulate the transmission of heat (in the form of near-infrared light) while maintaining visible transparency. The smart window, described in Scientific Reports this week, combines energy saving and generation in a single device.
Vanadium oxide (VO2) is an attractive material for the fabrication of smart windows because of the reversible, temperature-dependent phase transitions it undergoes. Below a critical temperature of 68 oC, the material is insulating and transparent to infrared light, but above 68 oC it becomes metallic and reflective to infrared light. Integrating solar cells that can efficiently harness and store solar energy into windows that require the material to be transparent has remained challenging.
Yanfeng Gao and colleagues designed a smart window in which VO2 films regulate solar infrared radiation in response to environmental temperature, and scatter partial light to solar cells positioned around the glass panel. The device could potentially contribute towards reducing the energy costs for heating, lighting and cooling buildings, the team speculate.
doi: 10.1038/srep03029
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