既能发电又能隔热，华南理工开发出全新智能窗户

摘要：环保建筑的发展趋势推动了窗户涂料的普及，这些涂料通过阻挡部分阳光来降低加热和冷却成本。这也同时激励了科学家和工程师创造薄而透明的太阳能电池，试将窗户变成微型发电机。研究人员将这两个功能合并为一种与窗户兼容的材料，以使普通家庭的能源效率提高一倍。

环保建筑的发展趋势推动了窗户涂料的普及，这些涂料通过阻挡不必要的阳光部分来降低加热和冷却成本。这也同时激励了科学家和工程师创造薄透明的太阳能电池，试将窗户变成微型发电机。中国的研究人员将这两项功能合并为一种与窗户兼容的材料，以使普通家庭的能源效率提高一倍。他们的研究成果将于7月3日发表在Joule杂志上。

华南理工大学材料科学与工程教授，资深作者Hin-Lap Yip说：“建筑一体化光伏发电是一个很好的例子，在该市场上，尽管硅光伏产品价格低廉，但其性能不佳、外观暗淡且重量过大，因此并不是最合适的。相反，我们可以将有机光伏发电制成半透明、轻量、彩色的薄膜，这些薄膜会非常适合将窗户变成发电机和隔热材料。”

为了建造一个能够同时输出电力并防止过热的材料原型，由另一位华南理工大学材料科学教授Fei Huang领导的研究团队需要在采光之间进行三向平衡：用于发电、隔热、并将其通过窗户传输。从之前为这些不同目的提出的材料和化合物中混合和匹配，它们组合了一个装置，让可见光部分通过，反射回红外光（一个主要的加热源），并把中间的近红外区域转换成电流。

背后的计算结果表明，从理论上讲，安装配有双发电和隔热性能的窗户可以使普通家庭对外部电源的依赖性降低50%以上。虽然这一理论假设了每个窗户的每平方英寸都会镶嵌多功能太阳能电池，但它只需要从Yip、Huang及其同事实现的6.5%的转换性能上略微提高。Yip 说：“在本次演示中，我们甚至没有使用该领域中最好的有机光伏器件。它们的效率正在迅速提高，我们希望能够不断提高这种太阳能电池窗膜的性能。”

这些双功能材料仍处于起步阶段，但作者希望它们为新的有益技术做好铺垫。“制造隔热多功能半透明聚合物太阳能电池，只是探索有机光伏发电新应用的开始，为自供机温室量身定制的版本只是我们希望为未来开发的众多有影响力的产品之一。” Yip 如是说。