如今，利用建筑窗户来节能发电的案例已屡见不鲜。但现有发电窗技术主要是将透明光伏电池与建筑玻璃相结合，提高发电效率往往以牺牲窗户透明度为代价。
为了解决这个问题，研究人员尝试了诸多方法，但都不尽如人意。如：多结太阳能电池存在产生的红外热负荷可能导致器件可靠性降低、使用寿命短的问题。而透明光伏电池则受到了光损失、电损失、空气敏感性等问题的限制。
近日，中科院上海硅酸盐研究所在节能发电窗研究领域取得新进展——柏胜强正高级工程师、陈立东研究员团队和曹逊研究员、金平实研究员团队，与德国、英国的研究团队合作，提出了基于“光—热—电转换”的节能发电窗技术，采用波长选择性吸收薄膜与热电器件耦合，将太阳热转化为电能。
研究团队设计提出了“光—热—电转换”理论，将具有波长选择性吸收的薄膜集成在透明玻璃上，该薄膜允许可见光通过，同时可以吸收不可见的紫外线和红外线，并将其转化为热能。
“这个有点像给窗户贴上晶体复合膜。但这层膜，我们可以做到微米甚至纳米级。”曹逊解释道，简单来说，就是将无机晶体材料做成薄膜，使其具有光学性质，将其附着于中空玻璃的中间层，在四周安上电极，并且可依照人们的需求设计玻璃的透过率，从而利用太阳光的不可见光波段实现能量转换。
曹逊表示，这项技术得益于学科交叉的发现。“过去我们更多关注的是光热调控，只关注隔热，并不关注热的去向和再利用。这就导致了至少40%的光热被浪费。所以，光热调控之后该怎么办？当光热与热电结合，这个问题就得到了解答。”曹逊坦言，研究过程中，团队考虑的不仅是如何有效地收集热量，而且还要将其转化成电能，将光、热、电三者打通，不断提高能源利用率。
目前，该项目还处于基础研究阶段。研究团队进行了两年的研究攻关，而实现市场化至少还需两年左右的时间优化。
“目前的调节还是被动的，在技术成熟后，有望在未来与智能化设备做融合，自动调整玻璃的透过率与热电转换。就如自动变色眼镜一样。”曹逊说，“团队最终要实现的是可控、可变的节能玻璃。”曹逊认为，该技术在性能上还有很大的优化空间，下一步团队将专注于性能上的优化和调整，之后再考虑中试和放大。
未来，研发团队还将在新材料应用技术的研发中兼顾技术的实际落地，努力推动科技成果转移转化。“只要薄膜技术成熟，这样黑科技的节能玻璃就能走向市场。”曹逊说道。
据介绍，从国际能源署 (IEA) 统计数据来看，建筑及其相关能耗已占全球总能耗的三分之一以上，建筑用能对全球二氧化碳排放的“贡献率”接近40%。因此，利用建筑物实现节能甚至发电，成为推动城市绿色发展的重要举措，对全面实现节能减排目标具有重要意义。
来源：上海嘉定
