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自供电系统让智能windows更智能

发布时间:2020-04-05   来源:baidu.com
 

配备可控玻璃的智能窗户可以通过改变其色调来增加照明、冷却和加热系统,在平均建筑的能源成本中节省高达40%。

这些智能窗户需要电力来操作,所以在现有建筑中安装相对复杂。 但通过应用一种新的太阳能电池技术,普林斯顿大学的研究人员开发了一种不同类型的智能窗口:一种自供电的版本,有望便宜和易于应用于现有的窗口。 这个系统的特点是太阳能电池选择性地吸收近紫外线(近紫外线)光,所以新的窗户是完全自我供电的。

安得林格能源与环境中心主任Loo说:“太阳光是由近紫外线、可见光、红外能量或热量组成的电磁辐射的混合物。” 我们希望智能窗口能动态地控制自然光和热量的数量,从而节省能源成本,使空间更加舒适。

智能窗口控制可见光和红外热量的传输到建筑物中,而新型太阳能电池使用近UV光为系统供电。

“这项新技术实际上是对整个阳光光谱的智能管理,”Loo说,他是化学和生物工程的教授。 卢是6月30日发表的一篇论文的作者之一,该论文描述了这项技术,这项技术是在她的实验室开发的。

由于近紫外线对人的眼睛是看不见的,研究人员开始利用它来获得激活着色技术所需的电能。

卢武铉补充说:「使用近紫外线灯为这些窗户供电,意味着太阳能电池可以是透明的,并在不竞争相同的光谱范围或施加美学和设计限制的情况下占用相同的窗户足迹。」 “典型的硅制太阳能电池是黑色的,因为它们吸收所有的可见光和一些红外热,所以这些将不适合这种应用。”

在发表在“自然能源”杂志上的论文中,研究人员描述了他们如何使用有机半导体-相互结合的六苯并烯(C HBC)衍生物-来构建太阳能电池。 研究人员选择这种材料是因为它的化学结构可以被修改以吸收窄范围的波长-在这种情况下,接近紫外线。 为了构建太阳能电池,半导体分子被沉积在玻璃上,与有机发光二极管制造商使用的生产方法相同。 当太阳能电池运行时,阳光激发cHBC半导体产生电能。

同时,研究人员构建了一个由电致变色聚合物组成的智能窗口,它控制着色调,并且可以完全使用太阳能电池产生的功率来操作。 当来自太阳的近紫外光在太阳能电池中产生电荷时,电荷在电致变色窗口中触发反应,使其从透明变为深蓝色。 黑暗时,窗户能挡住80%以上的光线..

化学和生物工程系博士生尼古拉斯·戴维(Nicholas Davy)和该论文的主要作者表示,其他研究人员已经开发出透明的太阳能电池,但这些电池的目标是红外能量。 然而,红外能量携带热量,因此使用它来发电可能与智能窗口控制建筑物内外热量流动的功能相冲突。 另一方面,透明的近UV太阳能电池不会产生像红外版本那样多的功率,但不会阻碍红外辐射的传输,因此它们补充了智能窗口的任务..

戴维说,普林斯顿团队的目标是创建一个灵活版本的太阳能智能窗口系统,可以通过分层应用到现有的窗口。

戴维说:“在他们的房子或公寓里,有人可以把这些无线智能窗层压板(它可能有一个剥离的粘性衬垫)安装在窗户的内部。 “然后,你可以用手机上的应用程序控制阳光进入你的家,从而立即提高能源效率、舒适度和隐私。”

国家可再生能源实验室的高级研究科学家约瑟夫·贝里(JosephBerry)说,这个研究项目很有趣,因为该设备的规模很大,并且针对太阳光谱的特定部分。

贝瑞说:“将太阳能电池集成到智能窗户中,可以使其更有吸引力,而且不需要处理布线电源。” “而且电压性能相当好。 它们所产生的电压可以直接驱动电子设备,这在技术上是相当有趣的。”

戴维和卢奥已经开始了一家新公司,名为AndlucaTechnologies,基于本文描述的技术,并已经在探索透明太阳能电池的其他应用。 他们解释说,近紫外线太阳能电池技术也可以为互联网传感器和其他低功耗消费品提供动力。

卢武铉说:“它不能为汽车提供足够的动力,但它可以为较小的设备提供辅助动力,例如,当汽车停在烈日下时,风扇可以冷却汽车。”

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