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CINNO Research 產(chǎn)業(yè)資訊，美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL，National RenewableEnergy Laboratory）的科學(xué)家最近報(bào)告說，他們?cè)谙乱淮鸁嶂伦兩皯舻难邪l(fā)方面取得了突破，他們開發(fā)的這種智能窗戶不僅可以提供電能，還能夠減少人們對(duì)空調(diào)的需求。一般來說，建筑物內(nèi)部使用空調(diào)或者存在制冷需求的最大原因是透過窗戶陽(yáng)光所產(chǎn)生的熱量。在美國(guó)，住宅和商業(yè)建筑消耗的電能占所有電能的 74％，占所有能源的 39％，從這個(gè)角度看，智能變色窗戶（的遮擋效果）有助于建筑物節(jié)省能源。
原型熱變色智能窗戶可以提供電能，減少人們對(duì)空調(diào)的需求（圖片來源：Compound Semiconductor）當(dāng)玻璃在炎熱的晴天變暖時(shí)，“熱致變色光伏”技術(shù)可以讓窗戶智能地改變顏色以阻擋眩光并減少不必要的太陽(yáng)輻射能量。同時(shí)，這種顏色的變化還讓窗戶自身變成一塊可以正常工作的太陽(yáng)能電池，這就類似一塊板載電源。熱致變色光伏窗戶可以讓普通的建筑物變成一個(gè)能源設(shè)備，這對(duì)更廣泛的能源網(wǎng)需求非常有幫助。
NREL 的突破實(shí)現(xiàn)了更多的可變化顏色和更廣泛的溫度變化范圍，這里的溫度變化正是智能窗戶顏色改變的原因。這些突破在提高能源效率以及控制建筑美學(xué)方面，增加了設(shè)計(jì)者的靈活性，這對(duì)于建筑師和終端用戶都是非常急切的。實(shí)際上，這項(xiàng)研究建立在 NREL 的早期工作基礎(chǔ)上，原來他們就研發(fā)過一種熱致變色的智能窗戶。隨著太陽(yáng)能對(duì)這種智能窗戶表面的加熱，強(qiáng)度超過一定閾值后，窗口會(huì)慢慢變暗。另一方面，當(dāng)這種智能窗口從透明變?yōu)橛猩珪r(shí)，嵌入材料中的鈣鈦礦材料會(huì)向太陽(yáng)能電池一樣產(chǎn)生電能。鈣鈦礦是一種晶體結(jié)構(gòu)，在光能收集方面具有非常顯著的效率。
NREL 的博士后研究員 Bryan Rosales 評(píng)論，“我們可以在一年內(nèi)基于這項(xiàng)技術(shù)開發(fā)出一款智能變色窗戶的原型設(shè)備”。這篇論文的其他作者還包括蘭斯·惠勒（Lance Wheeler），正是他開發(fā)了上述第一個(gè)熱致變色光伏窗戶；泰勒·艾倫（Taylor Allen），大衛(wèi)·摩爾（David Moore），凱文·普林斯（Kevin Prince），加里·隆布爾斯（Garry Rumbles）和勞拉·謝爾哈斯（Laura Schelhas），另外還有 SLAC 國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的 Laura Mundt 和科羅拉多礦業(yè)大學(xué)的 Colin Wolden。第一代智能窗戶能夠在透明和紅棕色之間來回切換，其觸發(fā)切換的溫度范圍在 65.5℃到 80℃之間。基于上述突破的最新版本智能窗戶，可提供非常多顏色的切換，另外其觸發(fā)切換的溫度也降到了 35℃到 46℃，這一溫度范圍在炎熱的天氣下很容易達(dá)到。
另外，通過不同化學(xué)成分和材料的選擇，研究人員還能夠降低顏色切換時(shí)間，具體來說，這一時(shí)間已經(jīng)由 2017 年展示概念品的三分鐘降低到了目前的七秒鐘。在這種智能窗戶的制作工藝中，科學(xué)家將鈣鈦礦薄膜夾在兩層玻璃之間，并注入蒸氣。這些蒸氣會(huì)觸發(fā)反應(yīng)，進(jìn)而讓鈣鈦礦材料自身排列成不同的形狀，從鏈狀到片狀再到立方體。正是這種材料的形狀變化，造成人們看到的顏色的變化。最后，研究人員說，通過降低濕度可讓鈣鈦礦材料恢復(fù)到正常的透明狀態(tài)。
