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创新的窗户涂层可隔热并发电

环保建筑(通常称为绿色建筑)的趋势增加了先进窗户涂料的普及,这种涂料可以通过阻挡不必要的阳光辐射来降低制冷或供暖成本。

绿色建筑实践补充了传统建筑设计对实用性、耐用性、经济性和舒适性的关注。它们激励工程师和研究人员开发薄型、透明的太阳能电池,可以将窗户变成小型发电机。

如果这两种功能可以结合到一种与窗户兼容的材料中,这不是令人难以置信吗?现在,中国的一个材料工程师团队也取得了同样的成就。他们开发了一种独特的涂层技术来提高普通家庭的能源效率。

半透明有机光伏

商用热控窗板由硅光伏材料制成,应用于玻璃窗的外部或内部,以减少太阳光中的可见光、紫外线和红外线。然而,由于其笨重和暗淡的外观,它们无法产生出色的性能。

科学家们并没有仅仅在窗户涂层上涂上透明太阳能电池,而是建造了半透明光伏电池:它们是轻质且色彩缤纷的薄膜,能够将窗户变成隔热体和发电机。

他们进一步在硅片顶部引入了分布式布拉格反射器,以选择性地反射近红外光,同时保持可见波长的良好透明度。这样可以在不牺牲有机光伏发电和光学性能的情况下最大限度地提高隔热效果。

参考:ScienceDirect | doi:10.1016/j.joule.2018.06.006

它过滤掉红外线波长(负责加热),同时让可见光通过并从来自太阳的近红外线中收集能量。

多功能半透明有机光伏

半透明有机光伏发电效率超过6%,可见光透过率高达25%,红外辐射阻隔率超过80%。

预期结果

研究人员表示,安装具有隔热和发电双重性能的窗户可以将普通家庭对电力的依赖降低50%以上。

研究人员还证明,这些有机光伏电池可以在聚萘二甲酸乙二醇酯等薄塑料基板上制造。与基于玻璃的光伏发电相比,基于萘二甲酸酯的柔性器件由于聚萘二甲酸乙二醇酯基板的透射率较低和方块电阻较高而表现出较低的填充因子值。但电能转换效率和平均可见光透过率仍保持在 6% 和 23%。

阅读:有机太阳能电池可以通过快速移动的电子发电

通过使用最好的有机光伏发电可以进一步提高效率。这些窗户涂层材料仍处于起步阶段,但研究人员相信它将很快为各种应用打开新的大门。


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