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為建築物安裝“發光窗”,不僅可以將太陽光轉化為電能,還能將室內環境光作為電源。

“我們希望透過整合光伏技術來解決建築的能源問題。”Li說,“目前,太陽能屋頂是更主流的解決方案。但使用者需要讓它們始終朝向太陽,以此使其工作效率最大化;而且,太陽能屋頂也不是特別美觀。為什麼我們不能製造透明或半透明的太陽能收集器,然後加裝到建築物外部呢?”於是,Li等人開發了上述發光窗技術。

新技術的關鍵是夾在丙烯酸面板之間的共軛聚合物。共軛聚合物是一種特殊的化合物——研究人員透過調整聚合物的化學/物理性質,可以使其滿足導電薄膜或感測器等諸多應用需求。發光窗專案使用的改性共軛聚合物聚萘-丙烯(PNV),能夠吸收並釋放各種色光。更重要的是,作為波導,它能夠接收來自任何方向的光,並限制其離開方式,最終將光集中至太陽能電池,轉化為電能。

雖然發光窗所產生的電能遠遠低於普通商業太陽能電池收集的電能(陽光轉化率約20%),但它可以持續工作——當太陽下山後,發光窗還能繼續將建築內部的光轉化為電能。測試結果表明,發光窗轉化LED環境光的效率比轉化太陽光的效率更高。“即使是在室內,你拿起一塊發光面板,也能夠在邊緣觀察到非常強的光致發光效果。”Li說,“測試面板在直射陽光下的能量轉換效率為2.9%,而在LED環境光下的能量轉化效率高達3.6%。”

Verduzco表示,在過去的十年中,研究人員已經開發出了各種型別的發光體,但共軛聚合物的應用相對較少。他說:“共軛聚合物的問題在於:它們還不夠穩定,降解速度很快。近年來,我們在提高共軛聚合物的穩定性方面取得了比較大的進展。在未來,相信我們可以設計出既穩定、又具有理想光學效能的共軛聚合物。”

研究小組還模擬並統計了120平方英寸面板反射的能量。他們認為,雖然發光窗提供的能量相對偏少,但已經足以滿足一般家庭需求。Li指出,透過微調聚合物,它們還能夠轉換紅外光和紫外光的能量,使面板具備透明特性。Li說:“我們甚至可以在聚合物面板上打印出各種圖案,讓它們達到更好的裝飾效果。”

編譯:雷鑫宇 審稿:西莫 責編:陳之涵

期刊編號:0959-8103

原文連結:https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210216115029.htm

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