特殊材料“智能玻璃”面世：可吸收全方向、多顏色的光并轉(zhuǎn)化為電能

2021-02-26 來(lái)源：前瞻網(wǎng)

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【中玻網(wǎng)】萊斯大學(xué)（Rice University）的工程師們成功開(kāi)發(fā)出一種聚合物內(nèi)核，可以將任何光源的光線重定向到太陽(yáng)能電池上，這有望催生一種新的能源收集解決方案。

　　據(jù)悉，這種方案主要是通過(guò)在窗戶上安裝彩色的發(fā)光太陽(yáng)能聚光器(LSCs)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　“智能玻璃”可吸收全方向、多顏色的光并轉(zhuǎn)化為電能

　　由Rafael Verduzco和賴斯布朗工程學(xué)院的博士后研究員兼作者Yilin Li領(lǐng)導(dǎo)，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并建造了平方英尺的“窗戶”，在兩塊透明的丙烯酸面板之間夾有共軛聚合物（conjugated polymer）。

　　那層薄薄的中間層則是“秘密”所在。根據(jù)特殊設(shè)計(jì)，它可以吸收特定波長(zhǎng)的光，并將其引導(dǎo)到鑲有太陽(yáng)能電池的電池板邊緣。共軛聚合物是一種化學(xué)化合物，它可以調(diào)整特定的化學(xué)或物理性質(zhì)，用于各種應(yīng)用，如用于生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的導(dǎo)電薄膜或傳感器。

　　Rice實(shí)驗(yàn)室制造出的這種聚合物化合物被稱為PNV(聚萘-丙烯)，可以吸收并釋放紅光，但調(diào)整分子成分應(yīng)該可以使其吸收各種顏色的光。

　　其訣竅在于：作為波導(dǎo)，它接受來(lái)自任何方向的光，但限制其離開(kāi)的方式，將光集中到太陽(yáng)能電池上，并將其轉(zhuǎn)化為電能。

　　這種聚合物還可以轉(zhuǎn)換來(lái)自紅外線和紫外光的能量，使這些面板保持透明。聚合物甚至可以在面板上打印出圖案，這樣它們就可以變成藝術(shù)品。

　　更重要的是效率：他測(cè)試的面板在直射陽(yáng)光下的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)2.9%，在LED環(huán)境光下的能量轉(zhuǎn)換效率為3.6%。

　　“這項(xiàng)研究的動(dòng)機(jī)，是通過(guò)集成光伏來(lái)解決建筑的能源問(wèn)題，”在一項(xiàng)“智能玻璃”挑戰(zhàn)賽中開(kāi)始這一項(xiàng)目的Yilin Li解釋稱，“現(xiàn)在，太陽(yáng)能屋頂是主流的解決方案，但問(wèn)題是你需要讓它們朝向太陽(yáng)才能較大化其效率，而且它們的外觀也不是很令人滿意。”

　　制造彩色、透明或半透明的太陽(yáng)能收集器，并將它們應(yīng)用到建筑物的外部，一下子成為了Yilin Li新的靈感。

　　目前，該團(tuán)隊(duì)的測(cè)試單元產(chǎn)生的電量，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通商業(yè)太陽(yáng)能電池收集的電量。實(shí)驗(yàn)室還模擬了從120平方英寸的面板返回的能量。他們報(bào)告說(shuō)，這些太陽(yáng)能板提供的能量會(huì)少一些，但仍能滿足家庭的需求。

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