一般來說，炎炎夏日，我們會希望盡可能地將太陽光擋在室外，減少室內(nèi)空調(diào)的開銷;寒冷冬日，我們則希望盡可能地讓太陽光進入室內(nèi)，減少室內(nèi)取暖的開銷。有一項前沿科技可以幫助我們實現(xiàn)這一需求，它就是：智能窗戶。
智能窗戶能夠智能地感知外界光線變化并作出反應(yīng)，它依靠特殊的材料來實現(xiàn)這些功能。這些材料主要分為電致變色、光致變色、熱致變色這幾大類。簡單說，這些材料會隨著電、光、熱等外界條件變化而改變自身顏色和透光特性，有效地控制太陽輻射能量進入室內(nèi)，以達(dá)到建筑智能的目的。
但是，含有電致變色材料的智能窗戶為了保證正常運作，也需要有能量供應(yīng)。因此，在現(xiàn)有建筑中安裝這些智能窗戶，其過程會顯得相對復(fù)雜，例如要連接電源、進行布線等等。
針對上述問題，美國普林斯頓大學(xué)的研究人員采用了新型太陽能技術(shù)。他們開發(fā)出了一種特殊的智能窗戶：一種“自供電”的版本，且成本低廉，便于在現(xiàn)有的窗戶上安裝應(yīng)用。該系統(tǒng)采用太陽能電池有選擇性的吸收近紫外光，從而實現(xiàn)完全自供電。這項研究的論文于6月30日發(fā)表于《自然能源》雜志。
該校Andlinger能源中心主任稱：“太陽光是電磁輻射的混合物，由近紫外射線、可見光和紅外線(熱量)組成。我們想通過智能窗戶動態(tài)控制自然光線的量和能夠進入室內(nèi)的熱量，節(jié)約能耗以及讓空間變得更加舒適。”
這種智能窗戶能夠控制進入建筑內(nèi)部的可見光和紅外線，而這種新型太陽能電池使用近紫外線為系統(tǒng)運行提供能量。
由于近紫外光對于人眼來說是不可見的，所以研究人員打算利用它作為激活這種“變色技術(shù)”所需要的電能。
根據(jù)研究人員在論文中的描述，他們采用有機半導(dǎo)體，彎曲的六苯并蒄(cHBC)衍生物，制造這種太陽能電池。他們之所以選擇這種材料，是由于它的化學(xué)結(jié)構(gòu)可以修改，用于吸收窄波段的光線。制造這種太陽能電池的方法，與有機發(fā)光二極管制造商所用的制造方法相同，就是將半導(dǎo)體分子沉積在玻璃上形成薄膜。當(dāng)太陽能電池運行時，太陽光激發(fā)cHBC半導(dǎo)體產(chǎn)生電能。
同時，研究人員設(shè)計的這種智能窗戶也由電致變色聚合物組成，它可以控制變色，可完全由太陽能電池產(chǎn)生的能量維持運行。當(dāng)從太陽發(fā)出的近紫外光在太陽能電池中產(chǎn)生電荷，電荷將會觸發(fā)電致變色窗戶中的反應(yīng)，讓它從透明變?yōu)樯钏{(lán)。一旦顏色變暗，智能窗戶將阻擋80%的光線。
普林斯頓大學(xué)的團隊旨在設(shè)計一種柔性、自供電的智能窗戶系統(tǒng)，能夠通過層壓應(yīng)用于現(xiàn)有的窗戶。稱：
“某人在他的房屋或者公寓里，將采用這些無線智能窗戶層壓制品(它具有剝離的粘性的支撐)，且將它們安裝到窗戶的內(nèi)部。那么你將可以通過手機應(yīng)用程序(app)控制進入房間的太陽光，從而迅速提高能量效率、舒適度和隱私。”
美國國家可再生能源實驗室的高級研究科學(xué)家Joseph Berry，對于太陽能電池有一些研究，但是沒有參與這項研究，他說這個研究項目很有趣，因為這種器件具有良好擴展性，并且針對特定部分的太陽光譜。Berry 說：
“將太陽能電池集成到智能窗戶中，讓它們對于改造來說更有吸引力，且你無需布線連接電源。電壓性能也很好。他們創(chuàng)造出的電壓可以直接驅(qū)動電子器件，從技術(shù)來說，它非常有趣。”
