科学家开发透明涂层，将普通窗户转变为高效太阳能电池板

景点排名 2025年09月22日 19:02 0 admin

信息来源：https://www.sciencealert.com/scientists-create-clear-coating-to-invisibly-turn-windows-into-solar-panels

科学家们近日宣布，研发出一种创新的透明涂层，能够将传统窗户转变为有效的太阳能电池板，同时保持其基本透明效果。这一突破来自中国南京大学的一个研究团队，标志着向实现建筑物内太阳能自给自足目标迈出了一大步。

新技术的原理与优势

这种被称为“无色单向衍射型太阳能聚光器”（CUSC）的涂层，能够以极高的透明度和色彩准确性有效捕获阳光。其工作原理在于，该涂层能够引导一部分阳光光子到窗户的边缘，从而将其转化为电能。光伏电池则负责将这些引导的光能转换为可用的电力，而剩余的光线能够照常通过窗口，使其仍具备原有的透明性。

研究人员指出，这种新涂层在透明度、可扩展性和效率方面均优于现有的解决方案。测试数据显示，该涂层可以允许64.2%的可见光通过，同时保持91.3%的色彩准确度，这对于建筑美观和室内采光至关重要。

（凯瑟琳·福尔斯 Commercial/Moment/Getty Images）

材料与技术挑战

该涂层采用胆固醇液晶（CLC）材料制造，它的特性能够在光通过时实现必要的光学交互。研究团队通过叠加不同层的胆固醇液晶，能够覆盖整个光谱的光。重要的是，该涂层只捕获一种偏振光，确保窗户的透明性不受影响。

“我们通过设计胆固醇液晶薄膜的结构，能够选择性地衍射圆偏振光，将其引导到玻璃波导中，从而高效获取能量，”项目的光学工程师张德伟解释道。

在实验中，研究团队使用绿光对涂层的效率进行了测试，捕获并转换了38.1%的可用能量。该技术在更真实的全光谱条件下表现出总效率达18.1%。此外，团队已经创建出一个1英寸的原型，这一原型成功收集的能量足以驱动小型风扇，这一切为未来的商业应用铺平了道路。

该涂层的工作原理是将一些阳光引导到太阳能电池上。（张等人，PhotoniX，2025）

商业化前景与展望

由于这种透明涂层可以直接应用于常见窗户，无需进行大幅度改动，研究团队对其商业化应用充满信心。尽管如此，具体实施之前仍需解决一些技术挑战。研究人员表示，提升涂层的稳定性和制造过程的高效性是未来工作的重要领域。同时，功率转换效率仍然需要改善，目前的实际太阳能输入转化率仅为3.7%，考虑到高效和实用性的要求，这一数字亟需提高。

为此，研究团队正在探索各种可能的材料和工艺创新，以期实现规模化生产。随着技术的不断改善，未来的透明太阳能窗户不仅能够为建筑物提供清洁能源，也将改变我们对于窗户常规功能的概念，将其从单纯的采光装置转变为高效的能源生产模块。

这项研究已于最近在《PhotoniX》期刊上发表，科学界和产业界都对这一突破表示关注。随着环境保护和可再生能源需求的提高，透明太阳能窗户的实现可能成为我们日常生活中一个重要的绿色能源选项，为建筑行业的可持续发展提供新思路。

未来，随着技术的不断成熟，透明太阳能电池将有望在更广泛的应用场景中实现，以满足全球对绿色电力的迫切需求。科学家们坚信，经过进一步的研发和测试，这一创新的解决方案将在可再生能源转型的浪潮中发挥关键作用，助力构建一个更加环保和可持续的未来。