如果玻璃窗在采光的同時還能發(fā)電，豈不一舉兩得?近日，上海大學(xué)研究人員憑借材料科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新將想象變成現(xiàn)實。當(dāng)前，我國光伏產(chǎn)業(yè)正面臨困境，“發(fā)電窗戶”的出現(xiàn)是否意味著產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展方向和市場，令人期待。
據(jù)了解，“發(fā)電窗戶”的設(shè)想早已有之，可現(xiàn)有技術(shù)條件下光伏設(shè)備難以做到透明，一旦植入窗戶，勢必影響采光。發(fā)電、透亮如何并存?曾是全球?qū)W界的難題。對此，課題組負(fù)責(zé)人、上大材料學(xué)院教授高彥峰提出新思路，物質(zhì)對光有吸收作用、反射作用，別忘了還有散射作用。如果將高效太陽能電池板做成包圍玻璃四周的“窗框”，然后通過特殊技術(shù)令一部分光變向射向窗框，是否就能打破兩難?
光也能聽“指揮”?高教授說，如果在玻璃表面用特殊納米涂層，其中的高分子材料顆粒以特定方式排布，用肉眼看還是透明光滑的，但若在微觀領(lǐng)域觀察，一個個離散分布納米顆粒形成數(shù)以千萬計的“小斜面”，當(dāng)大量可見光通過時，總有些會撞上“小斜面”而改變傳播方向。他的課題組將高分子顆粒物二氧化釩做成玻璃窗鍍膜，并采用數(shù)值模擬的方法精確設(shè)計顆粒的尺寸及其在聚合物基體中的分散狀態(tài)，確保入射的太陽光可以到達(dá)位于四周的太陽能電池而發(fā)電。目前的計算模擬結(jié)果表明，若將該技術(shù)應(yīng)用于5平方米的玻璃窗，當(dāng)前最高發(fā)電功率約34瓦，足以支撐一盞電燈照明了。
值得一提的是，鍍膜材料用二氧化釩，還有隔熱保溫節(jié)能的作用。高彥峰的團(tuán)隊此前已在全球首創(chuàng)工藝，完成大面積的二氧化釩功能性玻璃鍍膜制備，可用于車輛和新建筑的二氧化釩保溫貼膜也已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。據(jù)悉，相關(guān)論文已在國際權(quán)威期刊《科學(xué)報告》上發(fā)表。
在上海大學(xué)實驗室內(nèi)，記者見到初步實驗版本，8厘米見方的高分子透明板已成功涂層，四周用膠水粘合太陽能電池板，正午陽光照射下，這扇“微型窗戶”連接的小電扇緩緩轉(zhuǎn)動起來，越轉(zhuǎn)越快，不過幾分鐘以后，當(dāng)太陽被遮住，轉(zhuǎn)速下降，漸漸停下。對此，高彥峰并不擔(dān)憂。在他看來，我國無論是光伏電池制造技術(shù)還是玻璃制備技術(shù)，都已成熟。這一研究最大的意義在于憑借材料技術(shù)的創(chuàng)新，提出“發(fā)電窗戶”這一概念的可行性方案。接下來要提高發(fā)電效率，需要實驗室的“重復(fù)勞動”，更需要我國光伏產(chǎn)業(yè)、玻璃制造業(yè)等產(chǎn)學(xué)研各方協(xié)同創(chuàng)新。
“如果能將數(shù)以億計的玻璃窗變成家庭發(fā)電機(jī)，對我國的環(huán)保和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展都有意義。”
