双碳目标大福利来了：太阳能光伏产品技术的黎明！

返回列表 来源：绿建节能方向标发布日期： 2021.11.18 浏览次数：

前两天，住建部发布《建筑节能与可再生能源利用通用规范》，其中明确要求新建建筑要上太阳能系统，我们在此提供各种创新的太阳能技术，供大家借鉴学习！

伊万尼斯·帕帕康斯坦丁诺伦敦大学学院提供了一个很好的视角来看待能源浪费的事情。他指着大学医院：那是一个高高的长方形街区，上面装饰着装饰性绿色玻璃条。它们看起来很现代，但毫无用处，因为他们甚至不让光线进来。

“他们用这些绿色的表面做什么？”他问道。“没什么。你会在那里安装传统的太阳能电池板吗？从来没有。”

帕帕康斯坦丁诺是许多梦想将玻璃面板变成光伏模块的人之一，这些模块可以直接集成到建筑中，既可以用于装饰，也可以用于透视。他的实验室是许多开发不同太阳能窗户方法的团体和公司之一；有些已经在建筑物中安装了。

这种窗户可以不引人注目地为建筑物发电，同时让居住者可以向外眺望街道，享受自然光，或者观看云层从头顶掠过。

根据弗里多尼亚集团的数据，2020年之后，全球每年将有83亿平方米的平板玻璃安装在新建筑中。该地区覆盖着标准的太阳能电池板，在理想的方向上，在峰值输出时可以产生超过1太瓦的能量，一年内可以产生大约2190太瓦时的能量。那是2016年世界年用电量的9%！如果在今年用这种能源替代煤炭，那么化石燃料、工业以及林业和土地利用的变化将会减少约1.6%的碳排放。

捕捉一些光线:UbiQD的玻璃原型使用量子点，来自量子点的光被侧向分流到框架中的太阳能电池。

强大的监管力量正在将太阳能窗户及其环境效益变成现实。欧盟的一项指令要求所有新建筑在2020年底前达到“近零能耗”的标准。日本继福岛第一核电站灾难后，更进一步，要求所有新的公共建筑在2020年前实现零能耗。

太阳能窗户永远不会像传统太阳能电池板那样高效，因为窗户当然必须保留至少部分透明。但是他们可以创造一个巨大的小型光伏源网络。开发商坚持认为，窗户节省的能源将偿还安装它们的费用。

成本差异已经非常小了，这是托马斯·布朗说的，他来自意大利罗马大学，他曾经开发过太阳能窗户。他说，在窗户材料中添加发电组件可能会在不到十年的时间内收回成本。还有各种各样的技术，每种技术都有不同的成本和特点。因此，目前正在进行的开发将决定这项技术是否会起飞，如果会起飞，许多方法中哪一种将占主导地位。

AT&T的 贝尔电话实验室在1954年 公布了其硅基技术商业化光伏电池。如今，屋顶太阳能电池板仍然普遍使用这种电池。当它们被光子击中时，硅晶格中的电子被推入更高的能级，留下一个带正电的空穴。然后电子和空穴以相反的方向穿过硅层向电池电极移动，产生电流。

理想情况下，一个标准的太阳能电池板可以收集所有可能的光子。然而，太阳能电池板兼作窗户可以通过吸收某些光子来发挥作用——特别是紫外线范围内的光子，它们会褪色并对人有害，以及红外线范围内的光子，它们会提高室内温度。为了阻挡这些光子，通常会给普通窗户玻璃一个低发射率(低辐射)涂层即low-E，也阻挡至少10%的入射可见光。太阳能涂层可以利用这些通常被阻挡的频带来发电。

然而，很难把发电元件放进窗户里。窗户通常还必须满足严格的稳定性标准。这些挑战使得太阳能窗户难以生产和销售。

透明电池:这种柔性发光太阳能聚光器由伦敦大学学院制造，将光线导向边缘，太阳能电池可以放置在边缘。这项技术可以用于改造太阳能窗户和其他“光伏”应用。

UbiQD首席执行官亨特·麦克丹尼尔，在新墨西哥州，确信他的公司的技术在这些领域具有关键优势。公司名称中的“QD”代表量子点半导体纳米晶体。量子点可以发出荧光，响应辐射而重新发光；它们属于一类被称为荧光团的物质，广泛用于标记生物化学物质。

量子点也可以嵌入太阳能窗内的透明材料中，形成发光太阳能聚光器。LSCs将光线捕获在窗玻璃内，然后将其重定向到安装在一侧边缘的不透明太阳能电池。吸收入射光后，荧光团重新发出不同的颜色，在窗户表面之间向太阳能电池反弹，而不是逃逸或被其他点重新吸收。其他公司，包括玻璃变动力，在米兰，和Physee ，在荷兰代尔夫特，也使用这种方法。

最好的量子点具有高量子产率——它们重新发射大量吸收的光，其比例随光的颜色而变化。麦克丹尼尔说，UbiQD已经创造了红外QD荧光团，能够实现“颜色中性”的LSC，这不会改变透过窗户看到的物品的颜色，量子产率为80%。对于可见光荧光团，量子产率为95%。“没有什么比这更接近的了，”麦克丹尼尔坚持说。

大多数竞争对手，包括帕帕康斯坦丁诺，都使用有机染料分子作为荧光团，但麦克丹尼尔说这些染料不是特别稳定。“把报纸放在阳光下，观察墨水褪色的速度，”他说。麦克丹尼尔声称，同样的击穿过程会导致使用有机光伏的太阳能窗户出现稳定性问题(OPV)。

麦克丹尼尔和帕帕康斯坦丁努都承认，LSC技术仍处于早期研究阶段。萨拉·库尔茨位于科罗拉多州的美国国家可再生能源实验室(NREL)的光伏专家呼应了这一观点。“我没有看到任何暗示他们正在进入大规模生产的报道，”她说。

相比之下，经过十多年的产品研发，太阳能视窗技术公司，于2017年8月签署了制造其OPV技术的合同。

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