Традиционные солнечные технологии считаются негибкими. Фотоэлектрические панели вырабатывают электричество независимо от того, нужно ли зданию охлаждение или обогрев. А солнечные тепловые коллекторы продолжают нагревать помещение даже в летнюю жару, когда потребность в тепле отсутствует. Новая разработка устраняет этот недостаток, подстраиваясь под температуру окружающей среды.

В отличие от аналогов, устройство не требует датчиков, электроники или внешнего управления. Оно использует физический принцип фазового перехода воды — испарения и конденсации — чтобы самостоятельно переключаться между выработкой электричества и тепла.

Конструкция включает линзу Френеля, герметичную камеру с водой и фотоэлектрический элемент. В жаркую погоду вода внутри находится в виде пара, что позволяет линзе фокусировать солнечный свет на панели и эффективно вырабатывать электроэнергию.

При снижении температуры водяной пар конденсируется, и оптические свойства системы меняются. В результате свет перестает концентрироваться на фотоэлементе и проходит внутрь здания в виде тепла.

В лабораторных условиях, моделирующих климат Бостона, устройство автоматически переключалось между режимами в зависимости от точки росы около 15°C. С мая по октябрь устройство отдавало приоритет потреблению электроэнергии, а с ноября по апрель автоматически переключалось в режим обогрева. Когда система работает как тепловой коллектор, она достигает эффективности до 90% преобразования солнечного света в тепло.

Технология пока имеет ограничения: эффективность зависит от угла падения солнечных лучей, и при отклонении солнца от оптимального положения система чаще работает в режиме обогрева. Сейчас исследователи работают над тем, чтобы увеличить время активной генерации и адаптировать устройство для использования в зданиях, транспорте и теплицах.