Smarta fönster drivs av egen el

2019-02-15 06:00  

Fönster som blir mörkare när solljuset är skarpt kan spara energi på luftkonditionering. Nu tar Uppsalaföretaget Chromogenics nästa steg. Inbyggda solceller ger fönstren egen el.

Fönstret ser helt vanligt ut, med en något beigeaktig ton. Men när ljuset ligger på skiftar det långsamt. Hela glasytan blir betydligt mörkare.

Chromogenics, avknoppat från forskning vid Uppsala universitet, har under lång tid utvecklat självreglerande fönster. Sedan 2016 tillverkar fabriken i Uppsala den plastfilm som gör att fönstren reagerar på solljus.

Filmen fungerar ungefär som ett batteri. När en svag ström läggs på blir fönstret mörkare. När strömmen går åt andra hållet blir det ljusare igen.

Nackdelen är att konstruktionen kräver en hel del kringutrustning. Sensorer på fasaden måste signalera när solljuset är skarpt så att byggnadens automationssystem kan skicka ström till fönstren. Alla fönster måste vara försedda med elkablar.

Mikroprocessor styr fönstrets förändring

Men nu tar företaget nästa steg. I februari lanserades en fönstermodell med små inbyggda solceller i fönsterbågen. Inuti bågen sitter ett litet batteri som kan lagra energin från solcellerna, samt en mikroprocessor som styr förändringsprocessen i filmen.

Två demonstrationsexemplar står uppställda i fabriken. När solcellerna belyses med en lampa syns tydligt hur fönsterglaset långsamt mörknar. Ungefär fem minuter tar det innan processen är klar.

– Vi vill att det ska bli en jämn och steglös förändring. Därför behövs mikroprocessorn. Fönstret ska inte heller reagera på tillfälliga skuggor, till exempel från ett litet moln, så mikroprocessorn mäter ljusstyrkan och flera algoritmer styr hur fönstret ska förändras, berättar Micael Hamberg, operativ chef på Chromogenics.

Hoppas kunna integrera solceller i plastfilmen

Företaget hoppas att den nya fönstermodellen ska bli ett bra alternativ vid ombyggnader eller nybyggnad av mindre kontor, när man vill ha automatisk solavskärmning men inte vill dra en massa nya kablar.

– Vi märker ett jätteintresse för lösningen, säger Greger Gregard, teknikchef på Chromogenics.

Men företaget har planer på att driva teknikutvecklingen ytterligare ett steg. Ett samarbete med ett annat avknoppat företag från Ångströmlaboratoriet, Peafowl Solar Power, har just inletts med målet att solceller ska kunna integreras i själva plastfilmen. Peafowl bygger på Jacinto Sás forskning om en ny typ av genomskinlig solcell, som fungerar med hjälp av så kallade plasmoner, nanopartiklar av metall.

Läs mer: Svensk satsning på smarta fönster

Plasmoner har en förmåga att absorbera och förstärka ljus av en viss våglängd. Det beror på ett särskilt resonansfenomen som uppstår när elektronerna börjar svänga i takt med ljusets våglängd. Förmågan har varit känd sedan romartiden men det är först med nanoteknikens utveckling som forskare har börjat förstå hur den fungerar. På senare år har plasmonernas resonansfenomen börjat utnyttjas i sensorer, till exempel av företaget Insplorion som utvecklar sensorer för battericeller.

Låter som en perfekt matchning

Sedan tidigare används plasmoner i solceller för att koncentrera och förstärka ljuset i en punkt. Men Jacinto Sá och hans kolleger upptäckte att silvernanopartiklar även kan ge upphov till de elektron-hål-par som behövs för att alstra elektricitet.

– Vi bevisade att man bara behöver ett material. Silver kan ge både elektroner och deras motpart. Men för att bygga en solcell behövs naturligtvis en sandwichkonstruktion med ledande material för att transportera elektronerna och elektronhålen, säger han.

Läs mer: Forskarnas nya fönsterfilm ska hålla värmen ute

Resultatet är en genomskinlig solcell som kan ge svag ström och spänning. Planen är att den ska integreras i en del av fönsterytan, så att fönstret blir självförsörjande på den el som filmen behöver.

Exakt hur det ska gå till är ännu inte klart. Teoretiskt låter det som en perfekt matchning mellan två liknande tekniker, eftersom solcellen behöver halvledare för att fungera, till exempel i form av nickeloxid och volframoxid som redan finns i Chromogenics fönster.

”Ett gigantiskt plus om solcellen kan ligga i vår folie från början”

Elektrolyten kan dock bli en svårighet eftersom den kan påverka silvernanopartiklarna. Men Jacinto Sá tror inte att det kommer att bli ett problem att avgränsa den del av fönsterytan som ska generera el.

Han bedömer snarare att utmaningen kommer att ligga i att ta fram en solcell som ger lagom mycket ström till fönstret utan att störa möjligheten att se ut.

– Det kommer att bli en balansgång mellan kraft och estetik. Chromogenics fönster är något mörktonat och vår solcell kan vara av samma färg utan att det stör. Ju mörkare cellen är desto mer el kan den generera, säger han.

Jacinto Sá tror att en konstruktion som förenar de två företagens teknik kan tas fram redan under året.

– Det skulle vara ett gigantiskt plus om solcellen kan ligga i vår folie från början. Då skulle vi vinna både pengar och tid, säger Micael Hamberg.

Chromogenics och Peafowl Solar Power

Chromogenics självreglerande fönster behöver knappt 1 watt per kvadratmeter under förändringsprocessen. När fönstret väl har ställt om behövs ingen ström.

En genomskinlig solcell från Peafowl Solar Power kan ge 0,8 volt och 12 mikroampere per kvadratcentimeter.

Peafowl Solar Power bildades 2018 och har i dagsläget fyra anställda.

Chromogenics bildades 2003 och har ett 30-tal anställda.

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Aktuellt inom

Debatt