(Colorful perovskites: Lab advances thermochromic window technologies)
2020/10/16 ｱﾒﾘｶ合衆国・国立再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰ研究所(NREL)
・ NREL が、空調によるエネルギー消費量を軽減しながら発電する、次世代のサーモクロミック・ウィンドウ技術を開発。
・ 窓を透過した太陽光が発する熱は、ビル内の冷暖房が必要となる唯一の最大原因。米国の住宅や商業ビルでは全電力の 74%と、全エネルギーの 39%を空調に使用していることから、色付きの窓による日陰効果はこれらのエネルギー使用量の低減に貢献する。
・ 同技術は、NREL が過去に開発した太陽の熱で窓表面の色が暗く変化するサーモクロミック・ウィンドウ技術をベースとしたもの。窓の色が透明から色付きに変わり、材料に埋め込んだペロブスカイト太陽電池で発電する。
・ 「サーモクロミック光起電」と称する同ウィンドウ技術では、窓の色を変化させて太陽光を遮り、晴天の暑い日に窓ガラスを暖める不要な熱を低減する。窓の色の変化と共に太陽電池として発電し、ビルをエネルギー供給源に変換して電力系統ニーズに貢献する。
・ 2 枚のガラス層で挟んだペロブスカイトの薄膜に蒸気を注入すると、ペロブスカイトが湿度に反応してその形状を鎖状からシート、そして立方体へと変化させ、この形状変化で色の変化が起こる。湿度を低下させると通常の透明な状態に戻る。
・ 同技術による窓のプロトタイプは本年中の開発を予定。第一世代のソーラー・ウィンドウでは、150～175℉(約 77～79℃）の温度トリガーで透明から赤茶色に変化した。新技術では、暑い日の窓ガラスで容易に達する 95～115℉(約 35～46℃）の温度で作動する多様な色味の選択が可能。
・ 以前と異なる化学組成と材料を利用することで、色の変化の速度も向上。2017 年の概念実証では3 分間を要したが、新技術では約 7 秒で変化する。
・ 今後は発電モードから透明モードへの変化のサイクル数およびエネルギー変換効率に関する調査を実施する。
・ 本研究には、米国エネルギー省(DOE)の Building Technologies Office が資金を提供した。
URL: https://www.nrel.gov/news/press/2020/colorful-perovskites-nrel-advancesthermochromic-window-technologies.html
＜NEDO海外技術情報より＞
（関連情報)
Nautre Communications 掲載論文(フルテキスト）
Reversible multicolor chromism in layered formamidinium metal halide perovskites
URL: https://www.nature.com/articles/s41467-020-19009-z
Abstract
Metal halide perovskites feature crystalline-like electronic band structures and liquid-like physical properties. The crystal–liquid duality enables optoelectronic devices with unprecedented performance and a unique opportunity to chemically manipulate the structure with low energy input. In this work, we leverage the low formation energy of metal halide perovskites to demonstrate multicolor reversible chromism. We synthesized layered Ruddlesden-Popper FAn+1PbnX3n+1 (FA = formamidinium, X = I, Br; n = number of layers = 1, 2, 3 … ∞) and reversibly tune the dimensionality (n) by modulating the strength and number of H-bonds in the system. H-bonding was controlled by exposure to solvent vapor (solvatochromism) or temperature change (thermochromism), which shuttles FAX salt pairs between the FAn+1PbnX3n+1 domains and adjacent FAX “reservoir” domains. Unlike traditional chromic materials that only offer a single-color transition, FAn+1PbnX3n+1 films reversibly switch between multiple colors including yellow, orange, red, brown, and white/colorless. Each colored phase exhibits distinct optoelectronic properties characteristic of 2D superlattice materials with tunable quantum well thickness.
