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中國科學家悄然改寫了光伏窗戶的游戲規(guī)則——南京大學團隊成功研制的無色太陽能聚光器(CUSC)讓每一扇普通窗戶變身發(fā)電站成為可能。這項引人矚目的技術(shù)突破,已于近期發(fā)表在光學領(lǐng)域知名期刊《PhotoniX》上。
最令人稱奇的是,這項技術(shù)幾乎不影響玻璃的透明度。實測數(shù)據(jù)顯示,裝上這種聚光器的窗戶仍能保持64.2%的可見光透過率和91.3的顯色指數(shù)——這意味著既不阻擋視野,也不改變室內(nèi)光線的顏色品質(zhì),植物可以照常生長,人也能享受自然采光。
其奧秘在于研究團隊創(chuàng)新的膽固醇液晶薄膜(CLC)設計。這種材料能精準捕捉陽光中的圓偏振光,將其“轉(zhuǎn)彎”引導至窗框邊緣的微型太陽能電池上。論文第一作者張德偉打了個形象的比方:就像給陽光鋪設了一條單向高速通道,直接將能量輸送至收集點。實驗顯示,該系統(tǒng)對綠光的收集效率高達38.1%。
別看初期原型只有1英寸大小,它在陽光下已能獨立驅(qū)動一個10毫瓦的小型風扇。研究人員通過建模推演發(fā)現(xiàn):一扇2米寬的CUSC窗戶可將陽光濃縮50倍,從而減少四分之三的光伏電池用量,大幅降低成本。
更實用的是,該技術(shù)支持對現(xiàn)有窗戶進行改造升級。通過簡單的卷對卷工藝,可將多層CLC薄膜直接涂覆在常規(guī)玻璃上,無需更換整扇窗戶,這為既有建筑的綠色改造提供了極大便利。
在全球推進雙碳目標的背景下,建筑領(lǐng)域碳排放占比高達三分之一。魏胡教授強調(diào):CUSC的價值在于它完美平衡了功能與美學,讓太陽能收集‘隱于無形,這是光伏技術(shù)融入城市建筑的重要突破。
目前,研究團隊正致力于提升該技術(shù)的寬帶效率與偏振控制精度,并積極探索在農(nóng)業(yè)溫室、透明顯示等領(lǐng)域的應用前景?;蛟S不久的將來,我們身邊的每一扇窗戶都將化身“電力收集器”,悄然為城市注入綠色能量。
這項創(chuàng)新不僅展現(xiàn)了中國在可再生能源領(lǐng)域的科技實力,更讓我們看到:碳中和目標下,科技與生活正在以更智慧、更和諧的方式相融共生。