变色智能窗实现了100%的有效空间利用率

你见过这样的变色窗吗?可以随着太阳光的强弱而自动调节光线强度与色彩的深浅，改善室内采光;还能将酷热的太阳光直射温度降低超过9℃;实现100%的有效空间利用率……日前，中国科学院院士黄维、南京工业大学教授秦天石课题组针对这种变色窗的论文在线刊发于《自然—通讯》。

近年来，可动态调节透光度、选择性吸收紫外或红外波段的智能窗在建筑物、汽车、飞机等领域展现出较大的应用潜力。目前，单片式高度集成的变色智能窗一般是通过并排的方式得以实现。然而，并行集成不能实现100%的有效空间利用率，并且不透明或半透明的光伏层会阻挡部分可见光透过智能窗，从而影响室内照明。

针对这一问题，南京工业大学先进材料研究院IAM团队黄维、秦天石等人开发了一种全幅面变色智能窗。

据论文第一作者、博士生刘有介绍，该智能窗的光伏层采用的是他们自主研发的全透明钙钛矿光伏层，而且整体采用的是垂直串联的方式，将电极层、光伏层、变色层像三明治一样自下而上堆叠，从而实现了100%的有效空间利用率。

更重要的是，课题组设计了一种基于卤素离子交换的方法，将钙钛矿光伏层浸泡在特定的化学溶剂中，根据浸泡时间的长短来对化学材料中各组分的比例进行调控，从而使得这种光伏层材料实现高达76%的透光率。此外，这种智能窗的显色指数高达96(指色彩的饱和度、保真度)，具有大于30%的平均可见光对比度(即变色前后透光率的差值)，以及应对不同太阳辐射强度的高度自适应性。

刘有解释道，所谓自适应性是指智能窗可根据不同的太阳光照强度展现出不同深度的颜色，根据不同天气自适应调节室内采光——晴天时，智能窗让室外的强光透进来少一点，这样就不刺眼;阴天时，就让光线完全透进来，满足室内照明需求。

同时，这种智能窗在红外光波段也有调节功能，能对红外线进行调控。秦天石表示，变色智能窗通过吸收一部分红外光，能使室内温度降低超过9℃，极大降低了室内对空调降温的能耗需求。

“我们的成果经过1万个工作循环后，智能窗的平均可见光对比度仍然可以基本维持初始值，证明了智能窗性能是稳定的。这一成果有潜力广泛应用于建筑物、汽车、飞机等领域，在防眩目、护目镜、视觉头盔等领域也有广阔应用前景。”刘有说。(记者温才妃 通讯员周伟)

关键词： 变色 智能窗 空间 利用率