Kínai tudósok egy új, intelligens napelemes (SPV) ablakot fejlesztettek ki, amely egyszerre képes elektromos energiát termelni és szabályozni az épületbe bejutó napenergia sugárzást. Az innováció a fotoelektromos és elektrokróm funkciókat ötvözi, így nemcsak energiát termel, hanem optimalizálja az épület energiahatékonyságát is. „Tanulmányunk egy olyan SPV ablakot javasolt, amely működési stratégiáival egyidejűleg javítja az épületek energiahatékonyságát és a hálózatbarát működést” – nyilatkozta Yutong Tan, a kutatás vezetője. Az SPV ablak hőáramlás-szabályozási stratégiája jelentős javulást mutatott a hagyományos alacsony emissziójú (Low-E) ablakokhoz képest, beleértve a túlzott napfény, csúcsenergia-terhelés és éves energiafogyasztás csökkentését. Az ablak kristályos szilíciumcellákat és elektrokróm fóliát kombinál. A fotoelektrokróm eszköz (PECD) egyszerre biztosítja az energiaátalakítást és a napenergia szabályozását. Az ablak szerkezeti elemei között található egy tiszta üvegtakaró, funkcionális réteg, argongázréteg és Low-E üveglap. Az elektrokróm fóliát két átlátszó réteg között helyezték el, amely több rétegből áll, például iontároló és ionvezető rétegekből.

Ha az elektrokróm fóliára nem kerül feszültség, az átlátszóság maximális. Amikor feszültséget alkalmaznak, az iontároló rétegből származó lítiumionok az elektrokróm réteghez vándorolnak, amely sötétebbé válik, csökkentve a bejutó fény mennyiségét. A rendszert az EnergyPlus szimulációs szoftverben tesztelték különböző kínai városokban, mint Fuzhou, Xiamen, Hongkong és Haikou. A szimulációk során két vezérlési stratégiát teszteltek: a napenergia-sugárzást szabályozó (CtrlRad) és a hőáramlást szabályozó (CtrlFlux) módszereket. Az eredmények szerint a CtrlFlux stratégia 49–69%-os csökkenést eredményezett az éves energiafogyasztásban, míg a CtrlRad esetében ez az érték 44–54% között mozgott.

„Az SPV ablak a hőáramlás-szabályozási stratégiával átlagosan 55,5%-kal javította az összesített teljesítményt” – összegezte a kutatócsoport. A következő lépésként az intelligens ablakok beltéri fény- és hőszabályozási képességeinek továbbfejlesztését tervezik. A kutatást a kínai Hunan Egyetem és az Oktatási Minisztérium Épületbiztonsági és Energiahatékonysági Kulcslaboratóriuma végezte, és az Applied Energy című szaklapban publikálták.