上海硅酸鹽所團隊等在節能發電窗研究中獲進展

發布時間：2021-07-14 15:00 原文鏈接：上海硅酸鹽所團隊等在節能發電窗研究中獲進展

　　近年來，全球建筑總面積增長，建筑能耗逐年上升。利用建筑物實現節能甚至發電，成為推動城市綠色發展的關鍵，對全面實現節能減排目標具有重要意義。

　　窗戶作為建筑物與外界環境主要的熱交換通道，約占據建筑物流入/流失能量的50%，利用窗戶進行節能和發電是對屋頂、墻面利用的有力補充。現有發電窗技術是將透明光伏電池與建筑玻璃相結合，但提高發電效率以犧牲窗戶透明度為代價。當前，多結太陽能電池有望成為保障透明度和提高發電效率的最佳組合，而產生的紅外熱負荷或導致器件可靠性降低、使用壽命短。此外，透明光伏電池受到如光損失、電損失、空氣敏感性等問題的限制。

　　近日，中國科學院上海硅酸鹽研究所正高級工程師柏勝強、研究員陳立東團隊與研究員曹遜、金平實團隊，以及德國萊布尼茲固態與材料物理研究所教授Kornelius Nielsch團隊、英國考文垂大學教授方躍平、德國比勒費爾德大學教授Gabi Schierning，提出了基于光-熱-電轉換的節能發電窗技術，采用波長選擇性吸收薄膜與熱電器件耦合，將太陽熱轉化為電能。相關研究結果以Transparent Power-Generating Windows Based on Solar-Thermal-Electric Conversion為題，發表在Advanced Energy Materials上。

　　研究團隊設計開發出光-熱-電轉換演示系統，將具有波長選擇性吸收的薄膜集成在透明玻璃上，該薄膜允許可見光通過（透過率達88%），同時可強烈吸收紫外線和紅外線，并將其轉化為熱能。太陽熱被波長選擇性吸收薄膜收集，定向傳導至分布于玻璃邊緣區域的熱電器件，并被其轉換成電能。該系統將能量轉換效率與窗戶的光學透明度解耦，實現兩者的獨立調控。由于紅外線被吸收，可減輕建筑物的冷負荷，兼具高效節能和透明發電優點，系統節能效果與Low-E玻璃相當。該系統能夠在環境溫度下運行，可靠性高、壽命長，且結構簡單、易安裝，可應用于建筑玻璃、高鐵/汽車窗戶等領域。

　　研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院基礎前沿科學研究計劃等的支持。