Dall'unione di nuovi materiali elettrocromici con celle solari che catturano gli UV, arrivano le innovative smart window dell'Università di Princeton
Le nuove finestre intelligenti della Princeton
(Rinnovabili.it) – Finestre intelligenti che modulano in automatico la luce solare a seconda delle necessità di chi è nella stanza. Vetri solari in grado di produrre energia mantenendo alto il comfort interno. Infissi studiati per favori la ventilazione passiva e garantire un aumento dell’efficienza, e gestibili tramite un’app. Il mondo delle smart window si riempie di promesse, tutte estremamente allettanti. L’ultima arriva dagli ingegneri della Princeton alle prese con lo studio dell’elettrocromicità.
I materiali elettrocromici nella smart window
I materiali elettrocromici, come fa intuire il nome stesso, sono una classe di sostanze in grado di cambiare in maniera reversibile il proprio comportamento ottico grazie ad uno stimolo elettrico. Uno dei più famosi è l’ossido di tungsteno (WO3), materiale ampiamente studiato e utilizzato nella produzione display e vetri intelligenti. Il suo comportamento è semplice: in risposta ad una tensione, cambiano le proprietà di trasmissione del materiale che permette così di controllare la quantità di luce e calore che vi passa attraverso. Nelle finestre elettrocromiche, il materiale cambia la sua opacità, passando da uno stato traslucido colorato (solitamente blu) ad uno trasparente.
La “pecca”? Il sistema richiede necessariamente energia per cambiare di stato.
È a questo punto che si inserisce il lavoro della Princeton University.
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Nuove celle solari trasparenti per gli UV
Lo scienziato Yueh-Lin Loo, insieme ai colleghi, ha realizzato delle finestre intelligenti autosufficienti che integrano nella struttura delle celle solari completamente trasparenti e sintonizzate solo sulla luce ultravioletta. “Le attuali tecnologie di smart window offrono un controllo dinamico della trasmissione ottica sia per la parte visibile dello spettro solare che per quella vicino l’infrarosso in maniera da ridurre l’illuminazione, le esigenze termiche degli edifici e di migliorare il comfort degli occupanti” – spiegano gli scienziati dalle pagine dello studio pubblicato su Nature.
“Delle celle solari che raccolgano fotoni solo della porzione vicina agli UV (380-200 nm) potrebbero soddisfare il bisogno elettrico di tali finestre nello stesso identico spazio, senza competere con i fotoni visibili o infrarossi, e senza vincoli estetici e di design”.
Affinché le celle potessero catturare i raggi vicino all’ultravioletto, gli ingegneri hanno impiegato come materiale un derivato dell’esa-benzocoronene. I ricercatori hanno scelto questo composto perché la sua struttura chimica può essere modificata per assorbire una preselezionata gamma di lunghezze d’onda – in questo caso, la luce vicino UV. Il resto è storia conosciuta: per costruire la cella solare, i semiconduttori vengono depositati come film sottili su vetro con gli stessi metodi di produzione utilizzati dai produttori di LED organici.
Come funzionano le finestre intelligenti autosufficienti?
Quando la luce colpisce la finestra, i raggi quasi-UV sono catturati dalle celle solari trasparenti e trasformati in elettricità. La carica elettrica innesca la reazione di mutazione ottica nella finestra: la pellicola di polimeri elettrocromici inserita nei doppi vetri cambia colore permettendo di bloccare fino all’80 per cento della luce in entrata. “Questa nuova tecnologia costituisce in realtà la gestione intelligente dell’intero spettro della luce solare”, spiega Yueh-Lin Loo. Guardando al futuro, il team spera di sviluppare un film intelligente da applicare retroattivamente a vetri e finestre già esistenti, permettendo all’utente di cambiare la tinta dal proprio smartphone con una semplice app.
