ガラス窓でエネルギーを作る Quantum dot solar windows

ガラス窓から電気を生産することは長年の夢の一つでした。 現在、太陽光パネルは広く普及しているが、もし透明な形の太陽光パネルが開発された場合、より多くの電力を生産することが可能なためです。 特に、透明なガラスは現代建築物と何の問題なしに容易に統合されことができます。 したがって、デザインを大幅に変更する必要なくガラス窓だけを交替して使うことができるという長所があります。​
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しかし、透明な形の太陽光パネル開発はとても難しいことでした。 基本原理は、人間の目に見える可視光は透過させて赤外線のように目に見えない波紋をエネルギーに転換することですが易しくありませんでした。 それでも赤外線波長を吸収する透明物質はカドミウムのような重金属を使用することに現実的に製品化は難しかったです。 日常生活で使うには重金属汚染問題が深刻、また、エネルギー転換効率まで低かったからです。

​​ガラス窓でエネルギーを作る

しかし米国とイタリアの科学者らがこの問題について重要な突破口を作ったという消息です。 米エネルギー部傘下の(Department of Energy's Los Alamos National Laboratory)のヴィクトル・クルリモプ(Victor Klimov)と彼の仲間たちは量子ドット太陽の窓(Quantum dot solar windows)という新技術をジャーナルネイチャーナノテクノロジーに発表しました。​
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彼らはCISeS(copper(Cu)、indium(In)、selenium(Se)sulfur(S))化合物を利用した小さなナノ粒子を利用した薄皮を作りました。 これを利用してほとんどの陽射しを透過させるが、、吸収したエネルギーを人間の目には見えない近赤外線に放出する新素材を作りました。 この近赤外線波長のエネルギーは太陽光パネルを利用して簡単に電気に変えることができます。​

​Quantum dot solar windows

研究チームはこれを利用して窓ガラスの四隅に太陽光パネルを設置し、あるいは発光型太陽コンデンサー(luminescent solar concentrators、LSCs)に使用されうると考えています。 自主的に太陽エネルギーを電気に変えるシステムではないが、エネルギーを生産するガラス窓の夢に一歩近寄った画期的な成果です。
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画期的な理由は、人間の目に見えない赤外線を効果的に放出できるだけでなく、毒性物質がないからです。 しかし、まだ高い費用という問題が残っています。 また、簡単にエネルギーを電気へと転換できるデザインの改善も必要です。
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もしエネルギーを生産するガラス窓を作ることができるなら、屋根面積が狭い高層ビルでもかなりの電力を生産できるかもしれません。 そして冷房や暖房費用を画期的に減らすことができるエネルギーと費用効率的なビルや住宅建設が可能することです。

今すぐそんなことが可能ではないが、今後も継続してこの分野に対する研究が必要な理由です。
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参考 http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2015.178.html