【大纪元2018年01月30日讯】（大纪元记者晨曦编译报导）近年来，随着一种被称作钙钛矿晶族（Perovskites）的晶体材料的出现，人类对太阳能的利用完成了一次飞跃。如今，钙钛矿晶族也给窗玻璃带来了革新，使其在寒冷的季节保持明亮，但在炎热的夏日阳光中却会变暗。有两个研究小组都声称，他们发明了用钙钛矿着色的窗玻璃，不仅能够随温度而变色，还能像太阳能电池一样采集能量。这种新技术有望在未来通过遮蔽阳光给楼体降温的同时进行发电。
在透明与不透明之间转换的“智能窗玻璃”在几十年前就已经出现。比如，波音787梦想飞机上就安装有电致变色窗，通过外部电源使玻璃变暗。但因其高昂的造价、对外部光线遮挡能力的不一致性以及对外部电源的要求，这种窗玻璃未能在建筑市场上得到普及。
但钙钛矿晶族为智能窗玻璃与太阳能窗玻璃的结合提供了可能性。钙钛矿是混合了多种元素的材料，具有特殊的晶体结构，由其制成的太阳能电池在将太阳能转换为电能方面，几乎与最先进的硅太阳能板同样有效：其最佳的太阳能至电能的转换率超过22%，而硅太阳能板的转换率为25%。通过改变钙钛矿的元素成分，研究者们能够控制其透明度。更重要的是，钙钛矿所需材料比现有的太阳能电池要便宜得多。
该技术的首次突破是在2017年11月，研究者们发明了一种铅基钙钛矿太阳能窗玻璃，当温度到达60°C时，能够从透明变为不透明。当温度较低时，太阳能电池中心的钙钛矿与一种叫甲胺的有机化合物形成复合物。当温度升高时，甲胺汽化离开钙钛矿，钙钛矿就会变暗并吸收阳光。随着太阳落山或进入冬季，炎热散去，甲胺蒸汽又会回到钙钛矿中，再次使其变为透明。这种受热的钙钛矿能将11.3%的能量变为电能。
不过，该玻璃最大的不足之处是，仅仅在数个明暗循环后，其太阳能电池的功效就会下降，大概是因为甲胺无法使钙钛矿回到它最初的晶体结构。因此，这种玻璃的主要发明者，位于科罗拉多州的国家可再生能源实验室的化学家尼尔（Nathan Neale）和机械工程师惠勒（Lance Wheeler）依旧在致力于发明一种新的钙钛矿配方，使它能够在摆脱甲胺化学反应的情况下发生变化。
加州大学伯克利分校的杨（Peidong Yang）在这点上领先了一步。近日，杨在《自然材料》（Nature Materials）期刊上声称，他的团队发明了一种铯基钙钛矿太阳能窗玻璃，当受热时会变为不透明并发电，无需使用甲胺。这种技术能够使窗玻璃在明暗之间重复转换，却不会出现性能的下降。
但该玻璃亦有缺陷，刚开始使用的时候，它们只会在加热到超过100°C时，才从透明变为不透明，其能量转换的功效也只有约7%，大大低于传统的太阳能电池。杨和其团队也在试图解决这些问题。
另外，除了稳定性和效率问题外，所有的钙钛矿窗玻璃当不透明时都会发红，而多数建商们都尽量避免使用有色玻璃。如何制造出满足未来所有需求的新型钙钛矿窗玻璃，科学家们依旧在不断地摸索。◇
责任编辑：朱涵儒
