Cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), do Departamento de Energia (DoE) dos EUA, relataram avanços no desenvolvimento de uma janela termocrômica de última geração, que ao mesmo tempo reduz a necessidade de ar condicionado em edificações e simultaneamente gera eletricidade. O calor gerado pela luz do sol em janelas é o maior contribuinte individual para a necessidade de ar condicionado e resfriamento de edifícios. (Segundo o DoE, prédios residenciais e comerciais respondem por 74% do consumo de eletricidade e por 39% do uso de energia nos EUA). Com a tecnologia “fotovoltaica termocrômica”, os vidros das janelas mudam de cor quando são aquecidos em dias quentes de verão, bloqueando a luz e reduzindo o aquecimento indesejado dos ambientes. Essa mudança de cor também leva à “formação”, no vidro, de uma célula solar para produção de eletricidade.

O mais novo desenvolvimento dos pesquisadores resultou em uma miríade de cores disponíveis e uma gama mais ampla de temperaturas que disparam a mudança de cor. Esses avanços aumentam as opções de eficiência energética e contribuem com a estética dos edifícios, algo altamente desejado por arquitetos e usuários.

A pesquisa se baseia em trabalhos anteriores no NREL sobre janelas termocrômicas que escurecem conforme o sol aquece sua superfície. À medida que a janela muda de transparente para escurecida, perovskitas embutidas no material geram eletricidade — perovskitas são estruturas cristalinas com notável eficiência no aproveitamento da luz solar.

A janela solar de primeira geração alternava entre a transparência completa e a cor marrom-avermelhada, exigindo para isso temperaturas entre 66 °C e 79 °C. A última iteração permite uma ampla escolha de cores e realiza a mudança a entre 35 °C e 46 °C, temperaturas facilmente atingidas pelos vidros em dias quentes.

Usando composição química diferente e outros materiais, os pesquisadores também conseguiram acelerar o tempo da transformação da cor: dos três minutos observados na prova de conceito demonstrada em 2017 para apenas sete segundos agora. Eles “sanduicharam” uma fina película de perovskita entre duas camadas de vidro e injetaram vapor. O vapor desencadeia uma reação que faz com que a perovskita se organize em diferentes formatos, e as cores emergem com as formas em mutação. Com a retirada da umidade, a perovskita retorna ao seu estado transparente normal.

Os avanços foram relatados no artigo Reversible Multicolor Chromism in Layered Formamidinium Metal Halide Perovskites publicado na revista “Nature Communications”, assinado por sete pesquisadores do NREL, um do SLAC National Accelerator Laboratory e outro da Colorado School of Mines.

A próxima linha de pesquisa será investigar o número de vezes que a janela termocrômica pode ser ciclada para o modo de geração de eletricidade e retornar ao modo transparente. A eficiência da conversão da luz solar em eletricidade também será explorada.