又要採光又要透光——太陽能窗戶能實現嗎？

credit: 123RF

當我們漸漸地不把煤和天然氣等化石燃料作為能源時，有種更好地生產能量的方式：採集、使用陽光。隨著太陽能電池板越來越便宜、高效，全世界都正在建造新的太陽能發電場。

我們所生產的能量大部分都用於城市，但城市的太陽能發電面臨著一個特有的問題——城市的建築太高了。大部分太陽光照射在建築物的側面，即窗戶所在的位置，而不在樓頂(太陽能電池板通常安裝在樓頂)。

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我們可以用太陽能電池板替代玻璃窗戶，可那樣做的代價是，我們將失去良好的採光環境。於是，一批研究人員計劃著建造集玻璃窗戶和太陽能電池板於一體的窗戶。

最初，「太陽能電池板窗戶」聽上去有些自相矛盾。畢竟，太陽能電池板的作用是吸收光，而窗戶的作用則是讓光透過。窗戶和太陽能電池板基本上是截然相反的。然而，研究者們使用量子力學獨特的技巧，使魚與熊掌可兼得。

研究者們建造了一個裝有量子點的玻璃板(量子點是准零維的納米材料，由少量的原子所構成)。當太陽光子遇到量子點，量子點會吸收太陽光，並以不同的頻率發射出更多的光子。新光子則會通過內部反射傳送到整塊玻璃和量子點層，最終到達玻璃邊緣，被那裡的太陽能電池吸收。

由於量子點小而分散，故而大部分光線得以穿過，但有足量的光到達玻璃邊緣，併產生一些電。目前，這些太陽能電池板窗戶的效率遠遠不夠為一部手機供電，但是經過幾年的改進後，太陽能電池板窗戶可能會值得為我們所用。

一旦「太陽能電池板窗戶」投入使用，城市裡的摩天大樓就有理由把普通的玻璃窗戶換成利用太陽能電池板發電的窗戶了。幾年後，我們可能都需要透過太陽能電池板玻璃向外看。

本文譯自 popularmechanics，由譯者 金桔楓 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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