发光Windows图形
由莱斯大学工程师设计的玻璃房屋的概念,将光线从内部和外部重新定向到边缘带太阳能电池。(李宜林)

赖斯大学工程师提出了一个多彩的下一代能量收集解决方案:窗户中的发光太阳能集中器(LSC)。该团队设计和建造了脚踏的“窗口”,在两个透明的丙烯饼板之间夹住了共轭聚合物。薄的中间层设计成吸收特定波长的光,并将其引导到与太阳能电池内衬的面板边缘。

莱斯实验室的聚合物化合物被称为PNV(聚[萘-乙炔]),它能吸收并发射红光。然而,调整分子成分应该使它能够吸收各种颜色的光。其诀窍在于,作为一个波导,它可以接收来自任何方向的光,但限制了光离开的方式,将光集中到太阳能电池上,然后将其转化为电能。

“这项研究的动机是通过集成光伏来解决建筑物的能源问题,”伊林李博士称,该项目是“智能玻璃”竞争的一部分。“现在,太阳能屋顶是主流解决方案,但你需要将它们定位在太阳朝向最大化的效率,而他们的外表并不是很愉悦。我们想,为什么我们不能制作丰富多彩,透明或半透明的太阳能收集器,并将它们应用于建筑物的外部?“他说。

不可否认的是,赖斯团队的测试单元产生的能量远低于商业太阳能电池收集的能量,后者通常将20%的阳光转化为电能。但LSC窗口从未停止工作。当太阳下山时,它们将建筑物内部的光线回收为电能。事实上,测试表明,led转换环境光的效率要高于直接太阳光,尽管太阳光的强度是led的100倍。

“即使在室内,如果你举起一块面板,你也可以看到它的边缘有很强的光发光,”李在演示中说。他测试的电池板显示,在阳光直射下的功率转换效率高达2.9%,在LED环境下的功率转换效率为3.6%。

化学与生物分子工程、材料科学与纳米工程教授Rafael Verduzco说:“在这种应用中使用共轭聚合物的部分问题在于它们不稳定,降解速度很快。”“但近年来,我们已经了解了很多关于提高共轭聚合物的稳定性的知识,在未来,我们可以对聚合物进行稳定性和理想的光学性质的工程。”

实验室还模拟了120平方英寸大小的电池板的能量返回。他们报告说,这些太阳能板提供的能源会少一些,但仍能满足家庭的需求。李指出,这种聚合物还可以将红外和紫外光转换成能量,使这些面板保持透明。他说:“这些聚合物甚至可以在面板上打印出图案,这样它们就可以变成艺术品。”