透明太阳能窗将普通建筑变成应对气候变化问题的英雄

透明太阳能窗将普通建筑变成应对气候变化问题的英雄

原创零碳专员娟子碳中和技术实战2023-05-24 07:30发表于上海

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玻璃窗因漏电进出建筑物而臭名昭著，但太阳能电池技术的最新发展即将扭转局面。新型透明太阳能窗使玻璃能够发挥其正常功能，即允许日光进入建筑物，同时还可以从太阳收集能量并将其转化为电能。这看似不可能，但该技术的成熟商业化指日可待。

薄膜太阳能电池的区别

透视太阳能电池与传统太阳能电池形成鲜明对比。典型的太阳能电池由硅制成。他们在收集太阳能方面做得非常出色。然而，硅太阳能电池板又重、又厚又硬。它们显然不适合用作窗户。

由于其重量和刚度，硅太阳能电池板也不太适合覆层和其他建筑应用。

透视太阳能电池则不同。它们在液体溶液中形成。当涂漆、印刷、沉积或喷涂到玻璃、塑料或其他材料上时，它们会形成一层薄膜。它们还可以应用于弯曲、柔性或不规则表面。

在将太阳光转化为电能方面，薄膜不如传统的硅太阳能电池高效。然而，它们相对较低的成本、较轻的重量和广泛的应用为薄膜太阳能电池提供了进入硅过于昂贵或不切实际的领域的机会。

从薄膜到透视太阳能

薄膜太阳能并不是一项新技术，但平衡薄膜解决方案以收集太阳能同时允许光通过一直是一个挑战。虽然有色、半透明的薄膜太阳能电池已经上市，但事实证明，完全透明、透明的太阳能电池难以捉摸——直到现在。

一家即将在大众市场取得突破的公司是Ubiquitous Energy。它由密歇根州立大学教授 Richard Lunt 共同创立，他是该校工程学院的 Johansen Crosby Endowed 化学工程和材料科学教授。

Ubiquitous Energy 的透明太阳能看起来与普通玻璃没有什么不同。它可以让普通光线通过，就像普通玻璃一样。不同之处在于它从光谱远端的不可见紫外线和红外光中收集能量。

该公司正计划以 1.5 x 3.0 米（约 9.8 英尺）的透明太阳能窗的形式大规模生产其“UE Power”薄膜解决方案。这些窗户将为具有 9 英尺天花板的典型建筑提供充足的地板到天花板的覆盖范围。

大规模生产这些太阳能窗户的2024 年时间表似乎触手可及，这在一定程度上要归功于与窗户制造商Anderson Corporation去年宣布的投资和研发合作伙伴关系。

去年秋天，Ubiquitous Energy 还被众包奖励组织Business Intelligence Group评为 2022 年度绿色公司。此外，联合创始人 Miles Barr 在媒体组织 Environmental & Energy Leaders 编制的前 100 名环境能源领袖名单中占有一席之地，而Entrepreneur杂志则将CEO Susan Stone 评为2022 年 100 位有影响力的女性名单。

解决建筑排放问题

另一家美国公司 Next Energy Technologies 也在为大规模生产做准备。2017 年，美国能源部向该公司提供了 250 万美元的配套资金，以帮助其将有机薄膜技术商业化。

除了发电能力之外，Next 还旨在证明太阳能窗户可以防止热量过多。该公司一直在通过富国银行创新孵化器进行多年比较研究。去年 7 月，该公司公布的结果表明，与传统窗户相比，他们的太阳能窗户在美国不同地区的平均节能幅度为 10%，在新墨西哥州、得克萨斯州和亚利桑那州等阳光明媚的州，节能幅度高达 50%。

Next 还强调在全球脱碳努力的背景下，需要新一代改变游戏规则的能源生产窗户技术。

“建筑物几乎是驱动气候变化的碳问题的一半，代表着对人类生存的威胁，”Next 指出。

该公司还引用了一项估计，即到 2060 年全球建筑存量将翻一番，这相当于“在接下来的 40 年里，每 34 天地球就会增加一个完整的纽约市”。

从更乐观的角度来看，Next 指出，建筑物已经从吸能结构演变为节能展示柜。太阳能窗将帮助建筑物迈出下一步，成为能源产生的平台。

透视太阳能窗，从城市到农场

除了将建筑物提升至能源生产水平外，透明太阳能技术还具有改变农业景观的潜力。一家看到潜力的美国公司是SolarWindow。该公司的“LiquidElectricity”技术可以着色以适应各种应用。

除了住宅窗户和摩天大楼玻璃外，该公司还瞄准汽车用途。他们还特别关注新兴的农业光伏领域，这是指在地面安装的太阳能电池板阵列中农业活动的共同利益。

研究表明，太阳能电池板在植被创造的凉爽微气候中更有效地发挥作用。反过来，太阳能电池板可以帮助保护水土。在某些情况下，它们还可以提高作物产量。

农业光伏系统的初始版本涉及将传统的硅板提升到比平时更远的地方，以允许放牧牲畜和种植传粉者栖息地。最近，农业光伏领域向新的不同方向扩展，部分原因是它与再生农业运动重叠。太阳能制造商开始为农业光伏应用定制他们的产品，SolarWindow 就是其中之一，特别关注温室作物。

可再生能源打地鼠

透明太阳能的出现再次表明，化石能源行业正在体验其主导全球能源格局的最后能力，特别是考虑到先进生物基产品领域的平行活动。

在化石燃料将它们推到一边之前，木材和鲸油曾经为世界经济提供动力。现在，大自然再次接管了一切。化石能源不会悄无声息地消失，但它会消失。

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