محققان نوع جدیدی از پنجره هوشمند را طراحی کرده اند که نه تنها ارزان تر و مقرون به صرفه تر از مدل های قبلی است بلکه می تواند خودش منبع تغذیه خود را تامین کند. این شیشه ها می توانند برای صرفه جویی در هزینه های گرمایش و سرمایش به کار برده شوند. شیشه به تنهایی دارای منبع تغذیه خورشیدی است و بسیار شفاف می باشد و با نور ماورابنفش کار می کند.
نیکلاس دیوی نمونه ای از این شیشه مخصوص را طراحی و ساخته است. همان طور که می دانید پنجره های هوشمندی که مجهز به قاب کنترلی باشند، می تواند با روشن شدن هوا، گرم شدن یا سرد شدن هوا به صورت هوشمند ، سیستم روشنایی، گرمایش و یا سرمایش را کنترل کنند و همین کار منجر به صرفه جویی 40 درصدی در هزینه های انرژی ساختمان خواهد شد.
این پنجره های هوشمند نیاز به برق دارند تا بتوانند این عملیات نسبتا پیچیده را به انجام برسانند. با استفاده از تکنولوژی جدید سلول های خورشیدی، محققان دانشگاه پرینستون توانستند یک نوع متفاوت از پنجره های هوشمند را طراحی کنند که هم بسیار ارزان تر از نمونه های قبلی است و هم اینکه می تواند برق مورد نیاز خود را از طریق نور خورشید تامین کند. این شیشه ها نور ماورا بنفش نزدیک به یو وی خورشید را جذب می کنند و از همان به عنوان منبع تغذیه خود استفاده می کنند.
یون لین ، مدیر مرکز انرژی و محیط زیست تئودورا اعتقاد دارد : « نور خورشید ترکیبی از تابش الکترومغناطیسی از اشعه های اشعه ماوراء بنفش، نور مرئی، و انرژی مادون قرمز یا گرما است. » ویلیام والتون استاد دانشکده مهندسی پرینستون نیز معتقد است : « ما می خواستیم پنجره هوشمندی پویا طراحی کنیم که بتواند با توجه به میزان نور طبیعی و گرما ، خودش کنترلی بر خود داشته باشد و بتواند در هزینه انرژی خانه صرفه جویی کند. »
پنجره هوشمند با کمک کنترل انتقال نور مرئی و حرارت مادون قرمز می تواند فضای ساختمان را کنترل کند، و این در حالی است که این نوع جدید شیشه طراحی شده با کمک سلول خورشیدی و با استفاده از نور نزدیک به UV برق مورد نیاز سیستم را تامین می کند.
لوو، استاد مهندسی شیمی و بیولوژیک معتقد است : « این تکنولوژی جدید در واقع مدیریت هوشمندانه ای بر تمامی طیف نور خورشید است. »
از آنجا که نور نزدیک به اشعه ماوراء بنفش برای چشم انسان نور نامرئی محسوب می شود، محققان از آن به عنوان انرژی الکتریکی مورد نیاز برای فعال کردن سیستم استفاده کرده اند.
استفاده از نور UV نزدیک در پنجره ها به این معنی است که سلول های خورشیدی می توانند شفاف باشند و شیشه ای کاملا شفاف خواهیم داشت که این مساله یعنی شفافیت شیشه خود یکی از مزایای این طراحی جدید شیشه های هوشمند خواهد بود.
سلول های خورشیدی که از سیلیکون ساخته شده اند سیاه رنگ هستند زیرا همه نورهای قابل مشاهده و برخی از نورهای مادون قرمز را جذب می کنند، و لذا برای این کاربرد مناسب نیستند.
در مقاله ای که در نشریه انرژی های طبیعت منتشر شد ، محققان توضیح دادند که چگونه می توانند از نیمه هادی های آلی – مشتقات هگزابنزوکورنن (cHBC) متخلخل – برای ساخت سلول های خورشیدی استفاده کنند. محققان این مواد را انتخاب کردند، زیرا ساختار شیمیایی آن ها می تواند برای جذب یک طیف باریک از طول موج – که در اینجا نور UV است- مناسب باشد.
برای ساختن سلول خورشیدی، مولکولهای نیمه هادی به عنوان فیلمهای نازک روی شیشه نصب می شود. هنگامی که سلول خورشیدی در حال کار است، نور خورشید نیمه هادی های cHBC را برای تولید برق القا می کند.
همزمان، محققان پنجره هوشمندی را که از پلیمرهای الکتروکرومیک ساخته شده بود را نیز مورد بررسی قرار دادند. مساله این بود که در این حالت، هنگامی که نور نزدیک به اشعه ماوراء بنفش از خورشید یک بار الکتریکی در سلول خورشیدی ایجاد می کند، شارژی در پنجره الکتروکرومی ایجاد می شود و همین امر باعث می شود که رنگ شیشه به آبی روشن تا آبی تیره تغییر کند. همین مساله باعث می شود هنگامی که تاریک هوا شود، پنجره بتواند بیش از 80 درصد نور را مسدود کند.
نیکلاس دیوی، دانشجوی دکترا در بخش مهندسی شیمی و مهندسی زیست شناسی اظهار داشت محققان دیگری نیز در حال بررسی شیشه های شفاف هستند. دیوی معتقد است که هدف تیم پرینستون این است که یک نمونه قابل انعطاف از پنجره هوشمند خورشیدی طراحی کنند که بتواند برای پنجره های لمینیت دار مورد استفاده قرار بگیرد.
او به دنبال روشی هوشمند برای کنترل این شیشه ها است که حتی از طریق تلفن همراه هم بتوان کنترلی بر فضای خانه داشت.
جوزف بری، دانشمند ارشد گروه تحقیق و پژوهش در آزمایشگاه ملی انرژی های تجدید پذیر است و او نیز بر روی این موضوع مطالعه و بررسی می کند.
