绝了，这个窗户会变魔术！能将太阳光直射温度降低至少9摄氏度！文图：秦天石（南京工业大学

文图：秦天石（南京工业大学先进材料研究院）
来源：《知识就是力量》杂志
你见过这样的窗户吗？它可以随着太阳光的强弱，自动调节光线强度、改善室内采光，还能将酷热的太阳光直射温度降低至少9摄氏度！这么神奇的魔术，是如何实现的呢？

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可见光、红外线和紫外线每时每刻都影响着人们的生活。可见光可以透过玻璃窗进入室内，起到自然采光照明的作用。
红外线虽然肉眼看不见，但是人们可以感觉到它的热量，因此它可以给室内带来温暖，我们冬天用的红外线加热器也是这个原理。
紫外线虽然可以杀灭细菌病毒，但也会造成皮肤晒黑甚至病变，对于我们在室内生活的影响总体弊大于利，因此建筑玻璃大部分都采用镀膜反射的方式将紫外线隔绝在室外。
和太阳光做游戏的变色智能窗
目前，全球发达地区有超过1/3的电能被用于室内照明与温度调节，究其本质都是在调节太阳光对于室内环境的影响。如果我们能直接调节建筑玻璃窗对于可见光和红外线的透过率，就可以从源头上改变室内的采光和温度、降低人们对于灯具和空调的需求，从而实现“四两拨千斤”的节能效果，这就是我们所说的变色智能窗技术。

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光伏变色智能窗可以直接利用太阳光，将产生的电能用于驱动窗户的变色功能
变色技术主要有电致变色、光致变色和热致变色，但都有各自的局限性。电致变色智能窗需要外接电源，结构繁复且更换困难；而光致和热致变色技术又无法实现自主控制，会出现想要室内明亮但实际窗户变暗的尴尬情况。
光伏变色智能窗技术，可以同时实现自驱动和可控制两大功能。光伏变色可以直接利用太阳光，将产生的电能用于驱动窗户的变色功能，不再需要额外的电能存储和输送，只要用一个最简单的电路控制就可以实现变色功能的开关。
“吃掉”紫外线，转变成电能
当然，要想开发出一扇完美效果的光伏变色智能窗，还存在着诸多难点。首先是集成化程度，如果仅仅将光伏电池板与变色玻璃窗用电线连接起来，那既不美观也不实用。所以我们需要将光伏电池一体化集成到玻璃窗里。这就带来第二项挑战——需要一种透光的光伏电池材料，这样才不会对窗玻璃造成遮挡，影响可见光和红外线进入室内。最后就是智能窗的颜色了，如果可透光的光伏层有颜色，就会造成采光出现偏色，影响我们看到室内物品的正确颜色。

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变色智能窗内部结构示意图
为了解决这些难题，中国科学家开发出一种只吸收紫外线的光伏电池材料。它看上去和普通玻璃一样透明，可以让可见光和红外线完全透过智能窗。这种光伏变色智能窗可以实现对于全太阳光谱的智能管理，利用紫外线作为“开关” ，将吸收的紫外线转变成电能，从而加深窗户颜色，降低可见光和红外线透过率，调节室内的采光与温度。

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