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项目介绍:

CINNO Research产业资讯,美国能源部国家可再生能源实验室(NREL,National Renewable Energy Laboratory)的科学家最近报告说,他们在下一代热致变色窗户的研发方面取得了突破,他们开发的这种智能窗户不仅可以提供电能,还能够减少人们对空调的需求。

 

一般来说,建筑物内部使用空调或者存在制冷需求的最大原因是透过窗户阳光所产生的热量。在美国,住宅和商业建筑消耗的电能占所有电能的74%,占所有能源的39%,从这个角度看,智能变色窗户(的遮挡效果)有助于建筑物节省能源。

原型热变色智能窗户可以提供电能,减少人们对空调的需求(图片来源:Compound Semiconductor)
 
当玻璃在炎热的晴天变暖时,“热致变色光伏”技术可以让窗户智能地改变颜色以阻挡眩光并减少不必要的太阳辐射能量。同时,这种颜色的变化还让窗户自身变成一块可以正常工作的太阳能电池,这就类似一块板载电源。热致变色光伏窗户可以让普通的建筑物变成一个能源设备,这对更广泛的能源网需求非常有帮助。
 
NREL的突破实现了更多的可变化颜色和更广泛的温度变化范围,这里的温度变化正是智能窗户颜色改变的原因。这些突破在提高能源效率以及控制建筑美学方面,增加了设计者的灵活性,这对于建筑师和终端用户都是非常急切的。
 
实际上,这项研究建立在NREL的早期工作基础上,原来他们就研发过一种热致变色的智能窗户。随着太阳能对这种智能窗户表面的加热,强度超过一定阈值后,窗口会慢慢变暗。另一方面,当这种智能窗口从透明变为有色时,嵌入材料中的钙钛矿材料会向太阳能电池一样产生电能。钙钛矿是一种晶体结构,在光能收集方面具有非常显著的效率。

NREL的博士后研究员 Bryan Rosales评论,“我们可以在一年内基于这项技术开发出一款智能变色窗户的原型设备”。这篇论文的其他作者还包括兰斯·惠勒(Lance Wheeler),正是他开发了上述第一个热致变色光伏窗户;泰勒·艾伦(Taylor Allen),大卫·摩尔(David Moore),凯文·普林斯(Kevin Prince),加里·隆布尔斯(Garry Rumbles)和劳拉·谢尔哈斯(Laura Schelhas),另外还有SLAC国家加速器实验室的Laura Mundt和科罗拉多矿业大学的Colin Wolden。
 
第一代智能窗户能够在透明和红棕色之间来回切换,其触发切换的温度范围在65.5℃到80℃之间。基于上述突破的最新版本智能窗户,可提供非常多颜色的切换,另外其触发切换的温度也降到了35℃到46℃,这一温度范围在炎热的天气下很容易达到。
 
另外,通过不同化学成分和材料的选择,研究人员还能够降低颜色切换时间,具体来说,这一时间已经由2017年展示概念品的三分钟降低到了目前的七秒钟。
 
在这种智能窗户的制作工艺中,科学家将钙钛矿薄膜夹在两层玻璃之间,并注入蒸气。这些蒸气会触发反应,进而让钙钛矿材料自身排列成不同的形状,从链状到片状再到立方体。正是这种材料的形状变化,造成人们看到的颜色的变化。最后,研究人员说,通过降低湿度可让钙钛矿材料恢复到正常的透明状态。


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智能窗户|美国NREL突破热致变色技术,实现更多可变颜色及温度范围

智能窗户|美国NREL突破热致变色技术,实现更多可变颜色及温度范围

CINNO Research产业资讯,美国能源部国家可再生能源实验室(NREL,National Renewable Energy Laboratory)的科学家最近报告说,他们在下一代热致变色窗户的研发方面取得了突破,他们开发的这种智能窗户不仅可以提供电能,还能够减少人们对空调的需求。

 

一般来说,建筑物内部使用空调或者存在制冷需求的最大原因是透过窗户阳光所产生的热量。在美国,住宅和商业建筑消耗的电能占所有电能的74%,占所有能源的39%,从这个角度看,智能变色窗户(的遮挡效果)有助于建筑物节省能源。

智能窗户|美国NREL突破热致变色技术,实现更多可变颜色及温度范围
原型热变色智能窗户可以提供电能,减少人们对空调的需求(图片来源:Compound Semiconductor)
 
当玻璃在炎热的晴天变暖时,“热致变色光伏”技术可以让窗户智能地改变颜色以阻挡眩光并减少不必要的太阳辐射能量。同时,这种颜色的变化还让窗户自身变成一块可以正常工作的太阳能电池,这就类似一块板载电源。热致变色光伏窗户可以让普通的建筑物变成一个能源设备,这对更广泛的能源网需求非常有帮助。
 
NREL的突破实现了更多的可变化颜色和更广泛的温度变化范围,这里的温度变化正是智能窗户颜色改变的原因。这些突破在提高能源效率以及控制建筑美学方面,增加了设计者的灵活性,这对于建筑师和终端用户都是非常急切的。
 
实际上,这项研究建立在NREL的早期工作基础上,原来他们就研发过一种热致变色的智能窗户。随着太阳能对这种智能窗户表面的加热,强度超过一定阈值后,窗口会慢慢变暗。另一方面,当这种智能窗口从透明变为有色时,嵌入材料中的钙钛矿材料会向太阳能电池一样产生电能。钙钛矿是一种晶体结构,在光能收集方面具有非常显著的效率。

NREL的博士后研究员 Bryan Rosales评论,“我们可以在一年内基于这项技术开发出一款智能变色窗户的原型设备”。这篇论文的其他作者还包括兰斯·惠勒(Lance Wheeler),正是他开发了上述第一个热致变色光伏窗户;泰勒·艾伦(Taylor Allen),大卫·摩尔(David Moore),凯文·普林斯(Kevin Prince),加里·隆布尔斯(Garry Rumbles)和劳拉·谢尔哈斯(Laura Schelhas),另外还有SLAC国家加速器实验室的Laura Mundt和科罗拉多矿业大学的Colin Wolden。
 
第一代智能窗户能够在透明和红棕色之间来回切换,其触发切换的温度范围在65.5℃到80℃之间。基于上述突破的最新版本智能窗户,可提供非常多颜色的切换,另外其触发切换的温度也降到了35℃到46℃,这一温度范围在炎热的天气下很容易达到。
 
另外,通过不同化学成分和材料的选择,研究人员还能够降低颜色切换时间,具体来说,这一时间已经由2017年展示概念品的三分钟降低到了目前的七秒钟。
 
在这种智能窗户的制作工艺中,科学家将钙钛矿薄膜夹在两层玻璃之间,并注入蒸气。这些蒸气会触发反应,进而让钙钛矿材料自身排列成不同的形状,从链状到片状再到立方体。正是这种材料的形状变化,造成人们看到的颜色的变化。最后,研究人员说,通过降低湿度可让钙钛矿材料恢复到正常的透明状态。


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