自带电源的智能窗户

题图

​来自美国的研究人员近日将太阳能电池和智能窗户技术结合起来,开发出不需外加电源即可工作的智能窗户。

所谓智能窗户(smart window),通常指的是在电场作用下能够发生物理或者化学变化,自身的透光性发生显著改变的材料。如果用这些材料代替普通的玻璃,使用者无需安装窗帘就可以方便地调节窗户的透光与否。目前这种技术虽然已经应用于许多场合,但还存在一个明显的缺陷,那就是需要外界的电源来提供电场。

为了解决这一问题,来自美国马里兰大学的研究人员尝试将用于太阳能电池的半导体材料非晶硅与一种常用于智能窗户的液晶材料结合起来。非晶硅可以吸收太阳能并将其转化为电能施加在液晶材料上。没有外加电场时,这种液晶材料强烈散射入射光,因此呈现不透明状态。而当施加一定大小的电压时,液晶材料的结构发生变化,不再对入射光有明显的散射,变得高度透明。而覆盖在其上方的非晶硅由于只有十几纳米厚,对太阳光的吸收不会显著改变装置的透光性,但仍可以提供足够的电能。通过这种方式,研究人员成功让智能玻璃摆脱了对外加电源的依赖。目前他们还在尝试进一步改进装置,希望太阳能电池在为智能玻璃提供电能之余还可以驱动其他的电子设备。

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无外加电压(上)和施加电压后(下)智能玻璃透光程度的对比。图片引自原论文

​报道:http://cen.acs.org/articles/94/web/2016/12/smart-window-powers-itself.html

论文:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facsphotonics.6b00518

(文/魏昕宇)