你以前可能見過那種導電的新型訊窗戶,能一鍵遮陽。玻璃現在Lawrence Berkeley National Laboratory(勞倫斯伯克利國家實驗室)正在進一步推進這個概念,可惜制造一種光電窗戶,還沒化行不僅能遮陽還能同時發電,商業不僅能發電,業資還能為整棟樓供電,新型訊還能給你的玻璃電動車充電。
這種玻璃有一層一層液態半導體鍍膜,可惜由銫、還沒化行碘化鉛、商業溴化物和鈣鈦礦化學物質的業資混合物制成,其中鈣鈦礦在實驗室里的新型訊光電轉化率達到了22.7%(作為對比,目前商業化的玻璃硅基太陽能電池轉化率只有19%),研究人員將一塊玻璃浸入這種化學液體中,可惜快速翻轉保證覆蓋均勻。室溫下,鍍膜的玻璃透光度在82%,但如果加溫到221華氏度(105攝氏度)時,玻璃就會呈暗橘色,透明度大概在35%左右。聽起來和其他鍍膜玻璃差不多,不過這塊玻璃不僅于此,它還能發電。當溫度下降,透明度又會升高。
碘化鉛結晶
在郵件中,團隊成員博士后研究員Jia Lin告訴我,這種玻璃面板能很容易大規模安裝在辦公室、家、車和飛機等需要使用玻璃的東西上。Dr.Letian Dou是普渡大學化學工程的助理研究員也是光電玻璃研究團隊的成員,他說,“短期內,這種玻璃就能成為一種補充能源。”在長期來看,這項技術將影響巨大——雖然現在還有一些技術障礙。
關鍵仍然是光電轉化的效率,只有7%,比很低限度的10%還低,Peidong Yang教授認為10%就足夠商業化使用了。Dou告訴我,他們希望能在未來3到5年實現這個目標。盡管仍然比常規的太陽能電池效率低,當它“免費”的遮陽功能將使空調的需求下降,從而減少電的消費。為了增加發電量,他們也考慮過在窗戶上加上太陽能電池——Lin稱其為“串聯結構(tandem architecture)”,這樣就能完全利用光線,并達到接近目前現狀很高的轉化率,22%。
太陽能電池板
他們還面臨著一個障礙:顏色。目前,Yang的團隊能把玻璃變橘、變紅、變棕,這對設計師而言是限制。Lin說,其他光電轉化材料在顏色上都比較靈活,Dou指出,他們目前在考慮增加農業生產體系顏料吸收光線。
不過很大的問題還是玻璃的工作溫度,他們打算將其降到122華氏度(50攝氏度),這是玻璃暴露在夏天陽光下的一般溫度。理想情況下,玻璃早上保持透明,隨著溫度上升逐漸變暗,在夜晚又變回透明。
對于建筑師和設計師而言,這種材料意義非凡,玻璃能夠降低建筑的耗電量。Lin說,因為玻璃的遮陽能力,這種智能建筑將能自己調節溫度,這件影響HVAC(采暖通風系統)的設計和安裝,和被動加熱與制冷系統類似。
汽車HVAC系統
接著,Lin講到了在汽車上的應用,“在停車時,玻璃的區域將變成太陽能電池,能為車充電并保持內部涼爽。”在汽車運動中也能充電,從而減少汽車電池的尺寸并降低汽車重量。
那么,距離這款優點玻璃安裝到我們的辦公室和停車場還有多遠呢?Lin沒有給出一個具體的日期,而是說“仍然需要優化效率、轉化溫度和顏色,因為這個領域的發展速度很快,該技術在不遠的將來會實現商業化。”不遠的將來,也挺遠的啊。