Berdasarkan mode operasinya, jendela cerdas dapat digolongkan ke dalam dua kategori utama yakni kontrol pasif (dapat berubah secara otomatis) dan kontrol aktif (memerlukan perubahan dari pengguna) seperti ditunjukkan pada gambar berikut:
A. Jendela Cerdas Pasif
Sistem pasif dapat mengubah keadaan jendela cerdas secara otomatis tanpa adanya rangsangan listrik maupun campur tangan dari pengguna. Sistem ini dapat merespon keberadaan rangsangan alami seperti cahaya (kaca fotokromik) atau kalor (kaca termokromik dan termokropik). Dibandingkan dengan sistem aktif, jendela cerdas pasif lebih mudah untuk diinstalasi, lebih hemat energi, dan lebih dapat diandalkan jika pengguna tidak terlalu banyak melalukan perubahan parameter jendela. Namun kelemahan utamanya adalah waktu proses pengubahan yang relatif lama. Berikut adalah jenis-jenis kaca yang dapat membentuk jendela cerdas pasif.
1. Kaca Fotokromik
Kaca fotokromik diperkenalkan pada sekitar tahun 1960-an, nama awalnya adalah fototropik yang kemudian berganti ke fotokromik. Penemunya adalah William H. Armistead dan Stanley Donald yang bekerja di perusahaan Corning Glass Works (Armistcad, 1965). Kaca fotokromik konvensional terdiri dari kristal berbasis perak dan bekerja seperti lapisan fotografik jaman dulu yang menjadi gelap ketika cahaya mengenainya. Hal ini disebabkan oleh kristal perak yang menggumpal menjadi bit mikroskopik perak [44,45]. Hanya kuantitas yang sedikit dari kristal perak yang dimasukkan pada kompisisi gelas (< 0,1% secara volume) dan diameter dari setiap kristal dijaga untuk <0,1 um. Tergantung pada bidang aplikasinya, material fotokromik dapat dimanufaktur sebagai larutan, lapisan polimer, lapisan tipis amorfous atau polikristalin pada substrat yang fleksibel atau kaku, silikat atau gelas polimer, atau kristal tunggal [46]. Material fotokromik yang paling banyak digunakan adalah material polimer yang didasarkan pada senyawa organic seperti spiropyrans dan dithizonates dari logam, kristal aktif dari senyawa alkali metal halide seperti KCl, KBr, atau NaF, silikat kaca fotokromik berisi mikrokristal perak halide seperti AgBr atau AgCl, dan garam terdoping atau logam tanah jarang oksida seperti CaF2/a, Ce dan SrTiO2/Fe, Mo [47-51]. Kaca fotokromik modern secara umum terbuat dari polimer transparan dan dibanding perak mereka berisi molekul organic seperti naptopirans yang bereaksi dengan cahaya pada cara yang agak sedikit berbeda [52, 53]. Mereka secara halus mengubah struktur molecular mereka ketika cahaya UV datang mengenainya. Spektrum absorbsi dari polimer transparan ini berbeda dari kaca sebagaimana mereka menyerap banyak cahaya dan menggelap dengan cepat. Mereka meniru kegelapan pada hari yang cerah sebagaimana mereka secara progresif menahan lebih banya cahaya dan mengembalikannya kepada keadaan transparan ketika tidak ada cahaya yang mengenainya.
Salah satu hambatan umum yang dilaporkan dari kaca fotokromik adalah waktu pergantiannya dari keadaan gelap ke keadaan transparan cukup lama. Sebagai contoh, kaca fotokromik yang dipaparkan ke cahaya matahari akan mengizinkan hanya 60% cahaya untuk dapat melaluinya pada 5 menit pertama [54,55] dan memerlukan waktu berjam-jam untuk kembali transparan. Kelemahan lainnya adalah kaca fotokromik bergantung pada kehardiran panas dan cahaya untuk menyebabkan terjadinya perubahan optik. Hal ini menyebabkan kaca fotokromik lebih efektif pada temperature yang rendah dibandingkan pada temperature tinggi. Meskipun beberapa keterbatasan ini, kaca fotokromik telah menjadi potongan yang hebat dalam rekayasa optik dan telah umum dipakai pada aplikasi dimana kecepatan untuk mengubah kondisi jendela bukanlah kebutuhan yang utama.
2. Kaca Termokromik
Kata termokromik berasal dari Yunani, termo arinya dalah panas atau hangat, dan “chroma” artinya warna. Material termokromik dapat memodulasi warna mereka sebagai respon terhadap variasi temperature [57]. Tipe kaca ini dapat mereduksi energi matahari yang tidak diinginkan dengan mengubah sifat pemantulan transmisi. Lapisan tipis termokromik pada temperature ruang berada pada keadaan monoklinik dan berperilaku seperti sebuah semikonduktor [58]. Mereka menunjukkan pemantulan yang rendah pada radiasi inframerah dekat. Dengan peningkatan temperature, material termokromik mengalami transisi dari fase monoklinik ke fase rutil. Transisi ini disebut dengan transiis logam ke semikonduktor (MST). Pada fase rutil (keadaan temperature tinggi), material termokromik bereaksi seperti suatu semi-logam dan memantulkan radiasi cahaya matahari dengan rentang spektrum yang lebar. Pada temperature tinggi, kaca termokromik akan mengurangi transmisi inframerah dekat dan inframerah jauh. Sedangkan pada temperature rendah, mereka mengizinkan wilayah dari radiasi matahari ini untuk lewat. Transisi logam ke semikonduktor adalah fenomena dapat balik dengan varuasi yang besar pada sifat elektrik dan optik pada rentang inframerah dekat [59, 60].
Fabrikasi dan sifat kaca dari material termokromik bukanlah hal baru dalam industri kaca dan gelas dan telah banyak dipelajari [61, 62]. Material termokromik yang paling menjanjikan adalah VO2.
Armistcad, W.H., and S.D. Stookey. Phototropic material and article made therefrom. 1965.