@ 2018.03.26 , 09:00

能发电的新型玻璃,可惜还没商业化

你以前可能见过那种导电的窗户,能一键遮阳。现在 Lawrence Berkeley National Laboratory (劳伦斯伯克利国家实验室)正在进一步推进这个概念,制造一种光电窗户,不仅能遮阳还能同时发电,不仅能发电,还能为整栋楼供电,还能给你的电动车充电。

能发电的新型玻璃,可惜还没商业化
credit:Lawrence Berkeley National Laboratory

这种玻璃有一层一层液态半导体镀膜,由铯、碘化铅、溴化物和钙钛矿化学物质的混合物制成,其中钙钛矿在实验室里的光电转化率达到了 22.7%(作为对比,目前商业化的硅基太阳能电池转化率只有 19%),研究人员将一块玻璃浸入这种化学液体中,快速翻转保证覆盖均匀。室温下,镀膜的玻璃透光度在 82%,但如果加温到 221 华氏度(105摄氏度)时,玻璃就会呈暗橘色,透明度大概在 35% 左右。听起来和其他镀膜玻璃差不多,不过这块玻璃不仅于此,它还能发电。当温度下降,透明度又会升高。

在邮件中,团队成员博士后研究员 Jia Lin 告诉我,这种玻璃面板能很容易大规模安装在办公室、家、车和飞机等需要使用玻璃的东西上。 Dr. Letian Dou 是普渡大学化学工程的助理研究员也是光电玻璃研究团队的成员,他说,“短期内,这种玻璃就能成为一种补充能源。”在长期来看,这项技术将影响巨大——虽然现在还有一些技术障碍。

关键仍然是光电转化的效率,只有 7%,比最低限度的 10% 还低,Peidong Yang 教授认为 10% 就足够商业化使用了。Dou 告诉我,他们希望能在未来 3 到 5 年实现这个目标。尽管仍然比常规的太阳能电池效率低,当它“免费”的遮阳功能将使空调的需求下降,从而减少电的消费。为了增加发电量,他们也考虑过在窗户上加上太阳能电池——Lin 称其为“串联结构 (tandem architecture)”,这样就能完全利用光线,并达到接近目前现状最高的转化率,22%。

他们还面临着一个障碍:颜色。目前,Yang 的团队能把玻璃变橘、变红、变棕,这对设计师而言是限制。Lin 说,其他光电转化材料在颜色上都比较灵活,Dou 指出,他们目前在考虑增加有机颜料吸收光线。

不过最大的问题还是玻璃的工作温度,他们打算将其降到 122 华氏度(50摄氏度),这是玻璃暴露在夏天阳光下的一般温度。理想情况下,玻璃早上保持透明,随着温度上升逐渐变暗,在夜晚又变回透明。

对于建筑师和设计师而言,这种材料意义非凡,玻璃能够降低建筑的耗电量。Lin 说,因为玻璃的遮阳能力,这种智能建筑将能自己调节温度,这件影响 HVAC (采暖通风系统)的设计和安装,和被动加热与制冷系统类似。

接着,Lin 讲到了在汽车上的应用,“在停车时,玻璃的区域将变成太阳能电池,能为车充电并保持内部凉爽。”在汽车运动中也能充电,从而减少汽车电池的尺寸并降低汽车重量。

那么,距离这款神奇玻璃安装到我们的办公室和停车场还有多远呢?Lin 没有给出一个具体的日期,而是说“仍然需要优化效率、转化温度和颜色,因为这个领域的发展速度很快,该技术在不远的将来会实现商业化。”不远的将来,也挺远的啊。

本文译自 fastcodesign,由译者 Dkphhh 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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