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萊斯大學的工程師設計并建造了玻璃窗 可實現內在發電
萊斯大學的工程師設計并建造了玻璃窗 可實現內在發電
萊斯大學的工程師設計并建造了玻璃窗，可將陽光或照明從室內重定向到邊帶太陽能電池。中心層是用作波導的共軛聚合物。工程師們提出了一種用于下一代能量收集的多彩解決方案：窗戶中的發光太陽能集中器（LSC）。
在拉斐爾·韋爾杜斯科（Rafael Verduzco）和博士后研究員，賴斯布朗工程學院的主要作者伊林·李的帶領下，研究小組設計并建造了平方英尺的“窗戶”，將共軛聚合物夾在兩個透明的丙烯酸板之間。
秘訣：共軛聚合物層
那薄薄的中間層是秘密的調味料。它旨在吸收特定波長的光并將其引導到襯有太陽能電池的面板邊緣。共軛聚合物是可以根據特定應用的特定化學或物理性質進行調節的化合物，例如導電膜或生物醫學設備的傳感器。
萊斯實驗室的高分子化合物被稱為PNV（用于聚萘二甲酸乙二烯乙烯酯），吸收并發出紅光，但是調節分子成分應使其能夠吸收多種顏色的光。訣竅在于，作為波導，它可以接收來自任何方向的光，但會限制光的離開方式，將其集中到將其轉換為電能的太陽能電池上。
“這項研究的動機是通過集成光伏技術來解決建筑物的能源問題，”李說。他是“智能玻璃”競賽的一部分，開始了該項目。“目前，太陽能屋頂是主流解決方案，但是您需要將它們朝向太陽以較大化其效率，而且它們的外觀也不是很令人滿意。
“我們想，為什么我們不能制作彩色，透明或半透明的太陽能集熱器，并將其應用于建筑物的外部？李說。
高效轉換LED的環境光
誠然，賴斯團隊測試單元產生的果汁量遠遠少于普通商業太陽能電池所收集的果汁，后者通常將約20％的陽光轉化為電能。
但是LSC窗口永遠不會停止工作。太陽下山時，他們愉快地將建筑物內部的光回收為電能。實際上，測試表明，即使日光強100倍，它們在轉換LED環境光方面也比直接日光轉換效率更高。
“即使在室內，如果舉起一塊面板，邊緣也會看到很強的光致發光，”李說。Li測試的面板在陽光直射下的功率轉換效率高達2.9％，在環境LED光下的功率轉換效率高達3.6％。
“將共軛聚合物用于此應用的部分問題在于它們可能不穩定并迅速降解，”化學和生物分子工程以及材料科學和納米工程學教授Verduzco說道。“但是近年來，我們在提高共軛聚合物的穩定性方面學到了很多，將來，我們可以對聚合物進行工程設計，以兼顧穩定性和所需的光學性能。”
實驗室還模擬了面積達120平方英寸的面板的能量返回。他們報告說，這些面板將提供較少的能量，但仍將滿足家庭的需求。
李指出，也可以對聚合物進行調整，以轉換紅外和紫外光的能量，從而使這些面板保持透明。“甚至可以在面板上以圖案印刷聚合物，因此它們可以變成藝術品。”李說。
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