新型节能发电窗技术

可同时实现高效节能与透明发电

●创新点

近年来，全球建筑总面积大幅增长，建筑能耗逐年攀升。根据国际能源署(IEA)统计，建筑及其相关能耗已占全球总能耗的1/3 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、达成碳中和远景目标具有重要意义。窗户作为建筑物与外界环境最主要的热交换通道，占据建筑物流入/ 流失能量的50%，利用窗户进行节能和发电是对屋顶、墙面利用的一种有力补充。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，但提高发电效率往往以牺牲窗户透明度为代价。例如，超薄钙钛矿太阳能电池效率可达13.6%，但平均可见光透射率只有7%。冷光太阳能集中器呈现出88%的高透射率，发电效率却低于0.5%。当前，多结太阳能电池有望成为保障透明度和提高发电效率的最佳选择，但也存在一系列问题，如产生的红外热负荷可能导致器件可靠性降低、使用寿命变短等。此外，透明光伏电池还受到诸如光损失、电损失、空气敏感性等问题的限制。最近，中国科学院上海硅酸盐研究所的科学家与德国、英国的研究团队合作提出了一种基于“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，将太阳热能转化为电能。

●方法和结果

研究团队设计开发出“光-热-电转换”演示系统，将具有波长选择性吸收的薄膜集成在透明玻璃上，该薄膜由Cs0.33WO3和树脂组成，具有高达88%的可见光透过率，同时可以选择性地吸收紫外光和红外光，从而在不牺牲窗户透明度的前提下将吸收的光转化为热。……