特殊材料“智能玻璃”面世:可吸收全方向、多颜色的光并转化为电能

2021-02-26 15:06:10 前瞻网

莱斯大学(Rice University)的工程师们成功开发出一种聚合物内核,可以将任何光源的光线重定向到太阳能电池上,这有望催生一种新的能源收集解决方案。

据悉,这种方案主要是通过在窗户上安装彩色的发光太阳能聚光器(LSCs)来实现的。

由Rafael Verduzco和赖斯布朗工程学院的博士后研究员兼首席作者Yilin Li领导,该团队设计并建造了平方英尺的“窗户”,在两块透明的丙烯酸面板之间夹有共轭聚合物(conjugated polymer)。

那层薄薄的中间层却是最大的“秘密”所在。根据特殊设计,它可以吸收特定波长的光,并将其引导到镶有太阳能电池的电池板边缘。共轭聚合物是一种化学化合物,它可以调整特定的化学或物理性质,用于各种应用,如用于生物医学设备的导电薄膜或传感器。

Rice实验室制造出的这种聚合物化合物被称为PNV(聚萘-丙烯),可以吸收并释放红光,但调整分子成分应该可以使其吸收各种颜色的光。

其诀窍在于:作为波导,它接受来自任何方向的光,但限制其离开的方式,将光集中到太阳能电池上,并将其转化为电能。

这种聚合物还可以转换来自红外线和紫外光的能量,使这些面板保持透明。聚合物甚至可以在面板上打印出图案,这样它们就可以变成艺术品。

更重要的是效率:他测试的面板在直射阳光下的能量转换效率高达2.9%,在LED环境光下的能量转换效率为3.6%。

“这项研究的动机,是通过集成光伏来解决建筑的能源问题,”在一项“智能玻璃”挑战赛中开始这一项目的Yilin Li解释称,“现在,太阳能屋顶是主流的解决方案,但问题是你需要让它们朝向太阳才能最大化其效率,而且它们的外观也不是很令人满意。”

制造彩色、透明或半透明的太阳能收集器,并将它们应用到建筑物的外部,一下子成为了Yilin Li新的灵感。

目前,该团队的测试单元产生的电量,还远远低于普通商业太阳能电池收集的电量。实验室还模拟了从120平方英寸的面板返回的能量。他们报告说,这些太阳能板提供的能量会少一些,但仍能满足家庭的需求。

参考来源:https://scitechdaily.com/luminescent-solar-waveguide-windows-generate-energy-from-inside-and-out/

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