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让“聪明窗户”能发电

作者:中国储能网新闻中心  来源:本站  发布时间:2013-10-31 15:14:56

沪研究人员凭借材料科学创新将想象变成现实,5平方米玻璃窗最高发电34瓦,可支撑一盏电灯照明。

如果玻璃窗在采光的同时还能发电,岂不一举两得?近日,上海大学研究人员凭借材料科学领域的创新将想象变成现实。当前,我国光伏产业正面临困境,“发电窗户”的出现是否意味着产业新的发展方向和市场,令人期待。

据了解,“发电窗户”的设想早已有之,可现有技术条件下光伏设备难以做到透明,一旦植入窗户,势必影响采光。发电、透亮如何并存?曾是全球学界的难题。对此,课题组负责人、上大材料学院教授高彦峰提出新思路,物质对光有吸收作用、反射作用,别忘了还有散射作用。如果将高效太阳能电池板做成包围玻璃四周的“窗框”,然后通过特殊技术令一部分光变向射向窗框,是否就能打破两难?

光也能听“指挥”?高教授说,如果在玻璃表面用特殊纳米涂层,其中的高分子材料颗粒以特定方式排布,用肉眼看还是透明光滑的,但若在微观领域观察,一个个离散分布纳米颗粒形成数以千万计的“小斜面”,当大量可见光通过时,总有些会撞上“小斜面”而改变传播方向。他的课题组将高分子颗粒物二氧化钒做成玻璃窗镀膜,并采用数值模拟的方法精确设计颗粒的尺寸及其在聚合物基体中的分散状态,确保入射的太阳光可以到达位于四周的太阳能电池而发电。目前的计算模拟结果表明,若将该技术应用于5平方米的玻璃窗,当前最高发电功率约34瓦,足以支撑一盏电灯照明了。

值得一提的是,镀膜材料用二氧化钒,还有隔热保温节能的作用。高彦峰的团队此前已在全球首创工艺,完成大面积的二氧化钒功能性玻璃镀膜制备,可用于车辆和新建筑的二氧化钒保温贴膜也已进入产业化阶段。据悉,相关论文已在国际权威期刊《科学报告》上发表。

在上海大学实验室内,记者见到初步实验版本,8厘米见方的高分子透明板已成功涂层,四周用胶水粘合太阳能电池板,正午阳光照射下,这扇“微型窗户”连接的小电扇缓缓转动起来,越转越快,不过几分钟以后,当太阳被遮住,转速下降,渐渐停下。对此,高彦峰并不担忧。在他看来,我国无论是光伏电池制造技术还是玻璃制备技术,都已成熟。这一研究最大的意义在于凭借材料技术的创新,提出“发电窗户”这一概念的可行性方案。接下来要提高发电效率,需要实验室的“重复劳动”,更需要我国光伏产业、玻璃制造业等产学研各方协同创新。

“如果能将数以亿计的玻璃窗变成家庭发电机,对我国的环保和光伏产业发展都有意义。”

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