自供電系統(tǒng)讓智能windows更智能

配備可控玻璃的智能窗戶可以通過改變其色調(diào)來增加照明、冷卻和加熱系統(tǒng)，在平均建筑的能源成本中節(jié)省高達40%。

這些智能窗戶需要電力來操作，所以在現(xiàn)有建筑中安裝相對復(fù)雜。 但通過應(yīng)用一種新的太陽能電池技術(shù)，普林斯頓大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種不同類型的智能窗口：一種自供電的版本，有望便宜和易于應(yīng)用于現(xiàn)有的窗口。 這個系統(tǒng)的特點是太陽能電池選擇性地吸收近紫外線（近紫外線）光，所以新的窗戶是完全自我供電的。

安得林格能源與環(huán)境中心主任Loo說：“太陽光是由近紫外線、可見光、紅外能量或熱量組成的電磁輻射的混合物?！?我們希望智能窗口能動態(tài)地控制自然光和熱量的數(shù)量，從而節(jié)省能源成本，使空間更加舒適。

智能窗口控制可見光和紅外熱量的傳輸?shù)浇ㄖ镏校滦吞柲茈姵厥褂媒黆V光為系統(tǒng)供電。

“這項新技術(shù)實際上是對整個陽光光譜的智能管理，”Loo說，他是化學(xué)和生物工程的教授。 盧是6月30日發(fā)表的一篇論文的作者之一，該論文描述了這項技術(shù)，這項技術(shù)是在她的實驗室開發(fā)的。

由于近紫外線對人的眼睛是看不見的，研究人員開始利用它來獲得激活著色技術(shù)所需的電能。

盧武鉉補充說：「使用近紫外線燈為這些窗戶供電，意味著太陽能電池可以是透明的，并在不競爭相同的光譜范圍或施加美學(xué)和設(shè)計限制的情況下占用相同的窗戶足跡。」 “典型的硅制太陽能電池是黑色的，因為它們吸收所有的可見光和一些紅外熱，所以這些將不適合這種應(yīng)用。”

在發(fā)表在“自然能源”雜志上的論文中，研究人員描述了他們?nèi)绾问褂糜袡C半導(dǎo)體-相互結(jié)合的六苯并烯(C HBC)衍生物-來構(gòu)建太陽能電池。 研究人員選擇這種材料是因為它的化學(xué)結(jié)構(gòu)可以被修改以吸收窄范圍的波長-在這種情況下，接近紫外線。 為了構(gòu)建太陽能電池，半導(dǎo)體分子被沉積在玻璃上，與有機發(fā)光二極管制造商使用的生產(chǎn)方法相同。 當(dāng)太陽能電池運行時，陽光激發(fā)cHBC半導(dǎo)體產(chǎn)生電能。

同時，研究人員構(gòu)建了一個由電致變色聚合物組成的智能窗口，它控制著色調(diào)，并且可以完全使用太陽能電池產(chǎn)生的功率來操作。 當(dāng)來自太陽的近紫外光在太陽能電池中產(chǎn)生電荷時，電荷在電致變色窗口中觸發(fā)反應(yīng)，使其從透明變?yōu)樯钏{色。 黑暗時，窗戶能擋住80%以上的光線..

化學(xué)和生物工程系博士生尼古拉斯·戴維(Nicholas Davy)和該論文的主要作者表示，其他研究人員已經(jīng)開發(fā)出透明的太陽能電池，但這些電池的目標是紅外能量。 然而，紅外能量攜帶熱量，因此使用它來發(fā)電可能與智能窗口控制建筑物內(nèi)外熱量流動的功能相沖突。 另一方面，透明的近UV太陽能電池不會產(chǎn)生像紅外版本那樣多的功率，但不會阻礙紅外輻射的傳輸，因此它們補充了智能窗口的任務(wù)..

戴維說，普林斯頓團隊的目標是創(chuàng)建一個靈活版本的太陽能智能窗口系統(tǒng)，可以通過分層應(yīng)用到現(xiàn)有的窗口。

戴維說：“在他們的房子或公寓里，有人可以把這些無線智能窗層壓板（它可能有一個剝離的粘性襯墊）安裝在窗戶的內(nèi)部。 “然后，你可以用手機上的應(yīng)用程序控制陽光進入你的家，從而立即提高能源效率、舒適度和隱私?！?/p>

國家可再生能源實驗室的高級研究科學(xué)家約瑟夫·貝里(JosephBerry)說，這個研究項目很有趣，因為該設(shè)備的規(guī)模很大，并且針對太陽光譜的特定部分。

貝瑞說：“將太陽能電池集成到智能窗戶中，可以使其更有吸引力，而且不需要處理布線電源?！?“而且電壓性能相當(dāng)好。 它們所產(chǎn)生的電壓可以直接驅(qū)動電子設(shè)備，這在技術(shù)上是相當(dāng)有趣的。”

戴維和盧奧已經(jīng)開始了一家新公司，名為AndlucaTechnologies，基于本文描述的技術(shù)，并已經(jīng)在探索透明太陽能電池的其他應(yīng)用。 他們解釋說，近紫外線太陽能電池技術(shù)也可以為互聯(lián)網(wǎng)傳感器和其他低功耗消費品提供動力。

盧武鉉說：“它不能為汽車提供足夠的動力，但它可以為較小的設(shè)備提供輔助動力，例如，當(dāng)汽車停在烈日下時，風(fēng)扇可以冷卻汽車?！?/p>

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