研究人员开发了一种新型的智能窗户一种自动供电的智能窗户

2019-10-21 08:24:07

配备可控玻璃的智能窗户可以通过改变其色调来增强照明,制冷和供暖系统,从而使平均建筑能耗节省多达40%。这些智能窗户需要电源才能操作,因此安装在现有建筑物中相对较复杂。但是,通过应用新的太阳能电池技术,普林斯顿大学的研究人员开发了另一种类型的智能窗户:一种自动供电的智能窗户,有望便宜且易于应用于现有窗户。该系统具有太阳能电池,可选择性吸收近紫外(近紫外线)光,因此新窗户完全是自供电的。

“阳光是由近紫外线,可见光和红外能量或热组成的电磁辐射的混合物,”安德林格能源与环境中心和西奥多拉中心主任Yueh-Lin(Lynn)Loo说。 D. '78和William H. Walton III '74工程学教授。“我们希望智能窗户能够动态控制可以进入内部的自然光和热量,从而节省能源成本并使空间更舒适。”

智能窗户控制可见光和红外热向建筑物的传输,而新型太阳能电池使用近紫外光为系统供电。

化学和生物工程学教授Loo表示:“这项新技术实际上是对整个太阳光光谱的智能管理。” Loo是6月30日发表的一篇论文的作者之一,该论文描述了这项技术,该技术是在她的实验室中开发的。

由于近紫外光对于人眼是不可见的,因此研究人员着手利用它来激活着色技术所需的电能。

Loo补充说:“使用近紫外光为这些窗户供能意味着太阳能电池可以是透明的,并占据窗户的相同面积,而不会竞争相同的光谱范围或施加美学和设计约束。” “典型的由硅制成的太阳能电池是黑色的,因为它们吸收所有可见光和一些红外热-因此这些太阳能电池不适合该应用。”

在发表于《自然能源》上的论文中,研究人员描述了他们如何使用有机半导体(扭曲的六苯并二苯并茂(cHBC)衍生物)构建太阳能电池。研究人员之所以选择这种材料,是因为可以对其化学结构进行修改,以吸收窄范围的波长-在这种情况下,是近紫外光。为了构造太阳能电池,半导体分子以与有机发光二极管制造商相同的生产方法以薄膜形式沉积在玻璃上。当太阳能电池工作时,阳光会激发cHBC半导体产生电能。

同时,研究人员构建了一个由电致变色聚合物组成的智能窗口,该窗口可控制色调,并且只能使用太阳能电池产生的能量进行操作。当来自太阳的近紫外光在太阳能电池中产生电荷时,该电荷会触发电致变色窗中的反应,从而使其从透明变为深蓝色。变暗时,窗户可以挡住80%以上的光线。

化学和生物工程系的博士生尼古拉斯·戴维(Nicholas Davy)是该论文的主要作者,他说其他研究人员已经开发了透明太阳能电池,但这些太阳能电池的目标是红外线。但是,红外能量携带热量,因此使用它来发电可能会与智能窗户控制建筑物内外热量传递的功能发生冲突。另一方面,透明的近紫外线太阳能电池发电量不及红外版本,但也不会阻碍红外辐射的传输,因此它们可以补充智能窗户的功能。

戴维说,普林斯顿大学的团队的目标是创建一种太阳能智能窗户系统的灵活版本,该系统可以通过层压技术应用于现有窗户。

戴维说:“在家中或公寓中的某人可以将这些无线智能窗户层压板(可能剥离了粘性的背衬),然后将其安装在窗户的内部。” “然后,您可以使用手机上的应用控制日光进入您的房屋,从而立即提高能源效率,舒适度和私密性。”

美国国家可再生能源实验室的高级研究科学家约瑟夫·贝里(Joseph Berry)研究太阳能电池,但并未参与这项研究。他说,该研究项目很有趣,因为该设备可以很好地缩放并针对太阳光谱的特定部分。

贝里说:“将太阳能电池集成到智能窗户中使它们在翻新改造方面更具吸引力,而您不必处理布线电源。” “而且电压性能相当好。他们能够产生的电压可以直接驱动电子设备,这在技术上非常有趣。”

戴维(Davy)和卢(Loo)基于本文中描述的技术,成立了一家名为Andluca Technologies的新公司,并且已经在探索透明太阳能电池的其他应用。他们解释说,近紫外线太阳能电池技术还可以为物联网传感器和其他低功耗消费产品供电。

卢说:“它不能为汽车产生足够的功率,但可以为较小的设备提供辅助功率,例如,当汽车停在烈日下时,可以用风扇为汽车降温。”

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。