آنا/  محققان هلندی پنجره خورشیدی جدیدی طراحی کرده‌اند که می‌تواند معماری ساختمان‌ها را متحول کند و جایگزین شیک تری برای پنل‌های خورشیدی سنتی پشت بامی باشد؛ دستاوردی که می‌تواند تقاضای رو به رشد انرژی را با استفاده از نور خورشید پاسخ دهد.
 
به نقل ازادونس ساینس نیوز، این پنجره که سلول‌های خورشیدی را با پرده کرکره‌ی بازتابی ترکیب می‌کند، قابلیت جایگزینی پنجره‌های شیشه‌ای استاندارد در ساختمان‌های بلند را دارد و می‌تواند کل نما‌ها را به سطوح تولید انرژی تبدیل کند که به طور بالقوه‌ای برای ساخت ساختمان‌های انرژی خنثی در سراسر جهان استفاده شوند.

محققان هلندی این پنجره‌ها را به عنوان «پیشرفت نسل بعدی» در پنجره‌های تجاری توصیف می‌کنند که دارای پرده یا سلول خورشیدی هستند، اما نه هر دو. پنجره‌های چند منظوره آنها نه تنها با مسدود کردن نور خورشید، ساختمان‌ها را در ماه‌های گرم، خنک نگه می‌دارند، بلکه با تولید انرژی، به جبران هزینه‌های برق ساختمان کمک می‌کنند.

«سیمونا ویلا» «Simona Villa» دانشمند کاربرد‌های خورشیدی در موسسه گذار مواد و انرژی TNO در آیندهوون، اظهار داشت: «برای برآورده کردن الزامات سختگیرانه برای ساختمان‌های انرژی خنثی، پنجره‌ها باید به عناصر مولد انرژی تبدیل شوند.»

این پنجره‌های نیمه شفاف، دو جداره هستند که از دو شیشه تشکیل شده که با یک شکاف پر از مخلوط هوا و گاز آرگون از هم جدا شده‌اند. پره‌هایی از سلول‌های خورشیدی سیلیکونی روی شیشه بیرونی رو به آسمان قرار گرفته‌اند.

نکته مهم این است که این سلول‌ها دو وجهی هستند، به این معنی که وقتی نور خورشید از هر طرف به آنها برخورد می‌کند، می‌توانند برق تولید کنند. نور خورشید از دست رفته از پره‌های پرده‌ای تعبیه شده در شکاف بین دو شیشه منعکس می‌شود و به سمت سلول‌ها باز می‌گردد.


ویلا اظهار داشت: «وقتی این پرده کرکره‌ها نصب می‌شوند، علاوه بر ایجاد سایه برای فضای داخلی اتاق، به عنوان منعکس کننده‌ای برای سلول‌های خورشیدی دو وجهی عمل می‌کنند و بخشی از نور خورشید را به سمت پشت سلول‌ها هدایت می‌کنند و تولید انرژی را افزایش می‌دهند.»

در طی یک دوره ۹ ماهه، محققان عملکرد تولید انرژی ۱۲ پنجره در مقیاس کوچک نصب شده در مرکز تحقیقات انرژی خورشیدی «سولار بیت» در آیندهوون را اندازه گیری کردند.

در روز‌های آفتابی، زمانی که پره‌های پرده کاملا بسته بودند و طرف محدب رو به بیرون بود، انرژی تولید شده هنگام استقرار پرده‌ها ۲۵ درصد بیشتر از بدون پرده بود، با میانگین روزانه ۱۲ درصد.

ویلا گفت: «برق تولید شده توسط این پنجره به اندازه کافی قابل توجه است که مستقیما از طریق اتصال به یک اینورتر به شبکه تزریق شود. این به پنجره‌ها اجازه می‌دهد تا به طور فعال مصرف انرژی ساختمان را جبران و به اهداف کلی بهره وری انرژی و پایداری کمک کنند.»

جدا از موقعیت خورشید در آسمان و شرایط آب و هوایی، نوع پرده و پیکربندی آن بیشترین تأثیر را بر میزان انرژی تولید شده دارد. میزان نوری که پرده‌ها بازتاب می‌کنند – و در نتیجه میزان برق تولید شده – نه تنها به زاویه شیب پره‌های آنها که توسط کاربر قابل تنظیم است، بلکه به ویژگی‌های نوری آنها مانند رنگ و ترکیب پوشش نیز بستگی دارد.

ویلا و همکارانش سه پرده کرکره تجاری مختلف را آزمایش کردند تا طرح خود را در آنها بگنجانند. آنها دریافتند یک مدل به وضوح از بقیه بهتر بود. پرده‌های V۹۵ به دلیل ویژگی‌های نوری خود عملکرد بهتری داشته و هنگام بسته شدن کامل پرده‌ها کمی خمیده و روی هم قرار می‌گیرند و پوششی ایجاد می‌کردند که انعکاس پره‌های آلومینیومی بهبود می‌بخشید.

پنجره‌های فتوولتائیک هنوز هم گران قیمت هستند و در مجموع در تولید برق کمتر از پنل‌های خورشیدی کارآمدند. اما پنل‌های خورشیدی استاندارد همچنان می‌توانند در کنار پنجره‌ها استفاده شوند.

ویلا گفت: «از آنجایی که ماژول‌های فتوولتائیک استاندارد «تیره و کدر» هستند، می‌توان از آنها برای قسمت‌های مات نما استفاده کرد، اما نه برای جایگزینی پنجره‌ها، که نیاز به از درجه بالایی از شفافیت دارند.»

وی افزود: «هزینه هنوز یک چالش است، اما آنها در حال حاضر روی کاهش هزینه‌های تولید این پنجره کار می‌کند تا بتواند آن را به بازار معرفی کند». 

اجزای اصلی پنجره - پرده‌ها و سلول‌های خورشیدی سیلیکونی کریستالی دو وجهی - در حال حاضر به صورت تجاری در دسترس هستند. اما ویلا می‌گوید برخی فرآیندها، مانند لایه گذاری نوار‌های سلول سیلیکونی روی پنجره ها، همچنان باید خودکار شوند تا فرآیند تولید را ساده کرده و مقیاس پذیری را افزایش دهند.

محققان همچنین می‌گویند دوره اندازه گیری، اوج تابستان را که به طور طبیعی پیش بینی می‌شود بیشترین روز‌های آفتابی را داشته باشد، شامل نمی‌شود. پنجره‌ها همچنان تحت نظارت هستند و تمرکز بر کیفیت، مقیاس پذیری، استانداردسازی، نصب و اجراست.