莱斯大学的工程师设计并建造了玻璃窗可实现内在发电自动车床

莱斯大学的工程师设计并建造了玻璃窗 可实现内在发电

莱斯大学的工程师设计并建造了玻璃窗，可将阳光或照明从室内重定向到边带太阳能电池。中心层是用作波导的共轭聚合物。工程师们提出了一种用于下一代能量收集的多彩解决方案：窗户中的发光太阳能集中器（LSC）。

在拉斐尔·韦尔杜斯科（Rafael Verduzco）和博士后研究员，赖斯布朗工程学院的主要作者伊林·李的带领下，研究小组设计并建造了平方英尺的“窗户”，将共轭聚合物夹在两个透明的丙烯酸板之间。

秘诀：共轭聚合物层

那薄薄的中间层是秘密的调味料。它旨在吸收特定波长的光并将其引导到衬有太阳能电池的面板边缘。共轭聚合物是可以根据特定应用的特定化学或物理性质进行调节的化合物，例如导电膜或生物医学设备的传感器。

莱斯实验室的高分子化合物被称为PNV（用于聚萘二甲酸乙二烯乙烯酯），吸收并发出红光，但是调节分子成分应使其能够吸收多种颜色的光。诀窍在于，作为波导，它可以接收来自任何方向的光，但会限制光的离开方式，将其集中到将其转换为电能的太阳能电池上。

“这项研究的动机是通过集成光伏技术来解决建筑物的能源问题，”李说。他是“智能玻璃”竞赛的一部分，开始了该项目。“目前，太阳能屋顶是主流解决方案，但是您需要将它们朝向太阳以最大化其效率，而且它们的外观也不是很令人满意。

“我们想，为什么我们不能制作彩色，透明或半透明的太阳能集热器，并将其应用于建筑物的外部？李说。

高效转换LED的环境光

诚然，赖斯团队测试单元产生的果汁量远远少于普通商业太阳能电池所收集的果汁，后者通常将约20％的阳光转化为电能。

但是LSC窗口永远不会停止工作。太阳下山时，他们愉快地将建筑物内部的光回收为电能。实际上，测试表明，即使日光强100倍，它们在转换LED环境光方面也比直接日光转换效率更高。

“即使在室内，如果举起一块面板，边缘也会看到很强的光致发光，”李说。Li测试的面板在阳光直射下的功率转换效率高达2.9％，在环境LED光下的功率转换效率高达3.6％。

“将共轭聚合物用于此应用的部分问题在于它们可能不稳定并迅速降解，”化学和生物分子工程以及材料科学和纳米工程学教授Verduzco说道。“但是近年来，我们在提高共轭聚合物的稳定性方面学到了很多，将来，我们可以对聚合物进行工程设计，以兼顾稳定性和所需的光学性能。”

实验室还模拟了面积达120平方英寸的面板的能量返回。他们报告说，这些面板将提供较少的能量，但仍将满足家庭的需求。

李指出，也可以对聚合物进行调整，以转换红外和紫外光的能量，从而使这些面板保持透明。“甚至可以在面板上以图案印刷聚合物，因此它们可以变成艺术品。”李说。

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