上海硅酸盐所等在节能发电窗研究中获进展

近年来，全球建筑总面积增长，建筑能耗逐年上升。利用建筑物实现节能甚至发电，成为推动城市绿色发展的关键，对全面实现节能减排目标具有重要意义。

窗户作为建筑物与外界环境主要的热交换通道，约占据建筑物流入/流失能量的50%，利用窗户进行节能和发电是对屋顶、墙面利用的有力补充。现有发电窗技术是将透明光伏电池与建筑玻璃相结合，但提高发电效率以牺牲窗户透明度为代价。当前，多结太阳能电池有望成为保障透明度和提高发电效率的最佳组合，而产生的红外热负荷或导致器件可靠性降低、使用寿命短。此外，透明光伏电池受到如光损失、电损失、空气敏感性等问题的限制。

近日，中国科学院上海硅酸盐研究所正高级工程师柏胜强、研究员陈立东团队与研究员曹逊、金平实团队，以及德国莱布尼兹固态与材料物理研究所教授Kornelius Nielsch团队、英国考文垂大学教授方跃平、德国比勒费尔德大学教授Gabi Schierning，提出了基于光-热-电转换的节能发电窗技术，采用波长选择性吸收薄膜与热电器件耦合，将太阳热转化为电能。相关研究结果以Transparent Power-Generating Windows Based on Solar-Thermal-Electric Conversion为题，发表在Advanced Energy Materials上。

研究团队设计开发出光-热-电转换演示系统，将具有波长选择性吸收的薄膜集成在透明玻璃上，该薄膜允许可见光通过（透过率达88%），同时可强烈吸收紫外线和红外线，并将其转化为热能。太阳热被波长选择性吸收薄膜收集，定向传导至分布于玻璃边缘区域的热电器件，并被其转换成电能。该系统将能量转换效率与窗户的光学透明度解耦，实现两者的独立调控。由于红外线被吸收，可减轻建筑物的冷负荷，兼具高效节能和透明发电优点，系统节能效果与Low-E玻璃相当。该系统能够在环境温度下运行，可靠性高、寿命长，且结构简单、易安装，可应用于建筑玻璃、高铁/汽车窗户等领域。

推荐阅读：

• 紫外线作“开关” 新型光伏变色智能窗自动调节采光
• 科研团队开发出具有高应变灵敏度的剪切响应柔性智能窗光学薄膜
• 透明太阳能窗户可以满足美国几乎所有的电力需求
• 研究人员开发透明太阳能电池未来可能会集成到窗户和手机屏幕
• 一种PCM相变材料智能窗帘能让房间“冬暖夏凉”
• 新加坡南洋理工大学科学家开发节能“液体窗户”
• 透明木质材料或用于未来节能窗户
• 京东方推新型智能调光窗：一秒变隐私玻璃
• 先进制造工艺：新型透明喷涂涂料可用于生产低成本智能窗户
• 可定制智能窗户技术大大提高建筑物能源效率及减碳效益
• 科学家开发“注水”节能窗户 既能供暖又能降温
• 韩国研究团队开发雨天自发光的智能窗户
• 新研究表明：低成本、耐用智能门窗技术取得新进展
• 新太阳能窗户有望取代目前屋顶太阳能板：更稳定 更高效
• 智能玻璃前景广阔，通过微镜阵列进行光调制可节省大量能源
• “透明太阳能电池”将我们带入个性化能源的新时代
• 美科学家研发新型变色玻璃加热后可变成太阳能电池

研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院基础前沿科学研究计划等的支持。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com