秦天石

你見過這樣的窗戶嗎？它可以隨著太陽光的強弱，自動調(diào)節(jié)光線強度、改善室內(nèi)采光，還能將酷熱的太陽光直射溫度降低至少9攝氏度！這么神奇的魔術(shù)，是如何實現(xiàn)的呢？

目前，全球發(fā)達(dá)地區(qū)有超過1/3的電能被用于室內(nèi)照明與溫度調(diào)節(jié)，究其本質(zhì)都是在調(diào)節(jié)太陽光對于室內(nèi)環(huán)境的影響。如果我們能直接調(diào)節(jié)建筑玻璃窗對于可見光和紅外線的透過率，就可以從源頭上改變室內(nèi)的采光和溫度、降低人們對于燈具和空調(diào)的需求，從而實現(xiàn)“四兩撥千斤”的節(jié)能效果，這就是我們所說的變色智能窗技術(shù)。

變色技術(shù)主要有電致變色、光致變色和熱致變色，但都有各自的局限性。電致變色智能窗需要外接電源，結(jié)構(gòu)繁復(fù)且更換困難;而光致和熱致變色技術(shù)又無法實現(xiàn)自主控制，會出現(xiàn)想要室內(nèi)明亮但實際窗戶變暗的尷尬情況。

光伏變色智能窗可以直接利用太陽光，將產(chǎn)生的電能用于驅(qū)動窗戶的變色功能

光伏變色智能窗技術(shù)，可以同時實現(xiàn)自驅(qū)動和可控制兩大功能。光伏變色可以直接利用太陽光，將產(chǎn)生的電能用于驅(qū)動窗戶的變色功能，不再需要額外的電能存儲和輸送，只要用一個最簡單的電路控制就可以實現(xiàn)變色功能的開關(guān)。

當(dāng)然，要想開發(fā)出一扇完美效果的光伏變色智能窗，還存在著諸多難點。首先是集成化程度，如果僅僅將光伏電池板與變色玻璃窗用電線連接起來，那既不美觀也不實用。所以我們需要將光伏電池一體化集成到玻璃窗里。這就帶來第二項挑戰(zhàn)——需要一種透光的光伏電池材料，這樣才不會對窗玻璃造成遮擋，影響可見光和紅外線進入室內(nèi)。最后就是智能窗的顏色了，如果可透光的光伏層有顏色，就會造成采光出現(xiàn)偏色，影響我們看到室內(nèi)物品的正確顏色。

變色智能窗內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

為了解決這些難題，中國科學(xué)家開發(fā)出一種只吸收紫外線的光伏電池材料。它看上去和普通玻璃一樣透明，可以讓可見光和紅外線完全透過智能窗。這種光伏變色智能窗可以實現(xiàn)對于全太陽光譜的智能管理，利用紫外線作為“開關(guān)”，將吸收的紫外線轉(zhuǎn)變成電能，從而加深窗戶顏色，降低可見光和紅外線透過率，調(diào)節(jié)室內(nèi)的采光與溫度。

變色智能窗技術(shù)原理示意圖

更為神奇的是，這種智能窗的變色深度是可以隨著天氣變化和光照強度自適應(yīng)調(diào)整的。也就是說在晴天烈日下，智能窗可以呈現(xiàn)很深的顏色，將光線和熱量都隔絕在室外;而在陰天多云的天氣，智能窗就會維持在透明狀態(tài)，讓更多的光線進入室內(nèi)。

我們相信在不遠(yuǎn)的將來，這種新型自適應(yīng)變色智能窗會走進千家萬戶，有效地降低我們用于室內(nèi)采光與調(diào)溫的能耗，為解決全人類面臨的氣候變暖問題貢獻(xiàn)中國智慧和中國方案。