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中国科学家悄然改写了光伏窗户的游戏规则——南京大学团队成功研制的无色太阳能聚光器(CUSC)让每一扇普通窗户变身发电站成为可能。这项引人瞩目的技术突破,已于近期发表在光学领域知名期刊《PhotoniX》上。
最令人称奇的是,这项技术几乎不影响玻璃的透明度。实测数据显示,装上这种聚光器的窗户仍能保持64.2%的可见光透过率和91.3的显色指数——这意味着既不阻挡视野,也不改变室内光线的颜色品质,植物可以照常生长,人也能享受自然采光。
其奥秘在于研究团队创新的胆固醇液晶薄膜(CLC)设计。这种材料能精准捕捉阳光中的圆偏振光,将其“转弯”引导至窗框边缘的微型太阳能电池上。论文第一作者张德伟打了个形象的比方:就像给阳光铺设了一条单向高速通道,直接将能量输送至收集点。实验显示,该系统对绿光的收集效率高达38.1%。
别看初期原型只有1英寸大小,它在阳光下已能独立驱动一个10毫瓦的小型风扇。研究人员通过建模推演发现:一扇2米宽的CUSC窗户可将阳光浓缩50倍,从而减少四分之三的光伏电池用量,大幅降低成本。
更实用的是,该技术支持对现有窗户进行改造升级。通过简单的卷对卷工艺,可将多层CLC薄膜直接涂覆在常规玻璃上,无需更换整扇窗户,这为既有建筑的绿色改造提供了极大便利。
在全球推进双碳目标的背景下,建筑领域碳排放占比高达三分之一。魏胡教授强调:CUSC的价值在于它完美平衡了功能与美学,让太阳能收集‘隐于无形,这是光伏技术融入城市建筑的重要突破。
目前,研究团队正致力于提升该技术的宽带效率与偏振控制精度,并积极探索在农业温室、透明显示等领域的应用前景。或许不久的将来,我们身边的每一扇窗户都将化身“电力收集器”,悄然为城市注入绿色能量。
这项创新不仅展现了中国在可再生能源领域的科技实力,更让我们看到:碳中和目标下,科技与生活正在以更智慧、更和谐的方式相融共生。