科學界對綠色能源的重視,大量的勞動力被特別指定用於太陽能的發展。就實際吸收發電所需太陽光的太陽能玻璃來說,創造不僅美觀而且功能齊全的窗戶一直是個障礙。太陽能電池板近年來取得很大進展,已從笨重的面板發展到有色玻璃,但美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)已邁出了下一步。近期,NREL發佈隨著升溫和發電而變暗的太陽能窗戶的新發明。

這種專用太陽能玻璃暴露在陽光下時會改變其外觀的能力,是由玻璃升溫時特定分子的分散所造成。儲存在太陽能玻璃面板的可變換層中的甲胺分子,在透明窗戶溫度升高時被排出,隨後該加熱過程使玻璃經歷變色過程,在發電的同時變暗。光敏玻璃的這種變暗狀態能夠將通過它的可見光限制掉97%,與其在透明狀態下33%的阻擋率相比有巨大提升,這基本上可說就是建築物和汽車的自動調光遮陽篷。

20180207NT01P1 Lance Wheeler(前)與(左起)Nathan Neale、Robert Tenent、Jeffrey Blackburn、 Elisa Miller和David Moore一起開發了一種可變換顏色的太陽能玻璃。(圖片來源:NREL)

當將陽光或其他加熱元件從該窗戶移除時,它會開始冷卻。在玻璃開始冷卻後,甲胺分子被重新吸收到材料中,從而使窗戶恢復到透明狀態。由於它採用了很先進的鈣鈦礦(perovskite)材料和單壁碳奈米管(single-walled carbon nanotube),才使這一過程才成為可能。

即使在變暗的狀態下,這種類似變色龍的玻璃依然可以實現11.3%的太陽能轉換效率,為同類第一。NREL科學家Lance Wheeler 表示,「現在已經有熱致變色技術,但沒有哪種可把這種能量實際轉換成電能。」這項發明的額外好處是效率和涼爽,唯一可預見的缺點是會經歷幾次你可能不希望的變色玻璃變暗,且對這種變化束手無策。再者,遺憾的是,這種可變色太陽能玻璃的製程尚不完善,目前在性能下降之前,它平均只有20個明暗轉換週期。儘管如此,NREL仍然有時間添加一些最新的技術,而且該技術有足夠的前景而使這個研發工作持續進行。

Wheeler指出,「在好的窗戶和好的太陽能電池之間有個基本取捨,這項技術避開了這一點。當陽光充足時,我們有很好的太陽能電池;當沒有陽光時,我們有個很好的窗戶。」憑藉這項發明,Wheeler和他的團隊能夠結合實用性和流行的視覺感知。智慧太陽能玻璃——只需再實現一些新進展——就能為不斷發展的技術之戰錦上添花。

(參考原文: These solar glass windows change tint as they generate energy,by Jean-Jacques DeLisle)