太阳能窗户会成为我们家庭的大新闻吗?另外,它们是如何工作的

木材覆盖的房子,有很多玻璃和装饰
(图片来源:Getty Images)

太阳能窗户是一系列尖端可再生能源产品中的最新产品,在不久的将来,它可以帮助英国的房主自己发电。

对于那些喜欢这个想法的人来说,这听起来是个不错的选择太阳能电池板,但不喜欢他们在屋顶上的样子。简而言之,它们看起来与普通的窗户相似,并从太阳中产生能量。

然而,它们在英国的可用性使它们离主流应用还有一段路要走,但如果你打算用环保的太阳能发电来升级你的家,这可能是一项值得关注的技术。看看下面,你会发现更多——并发现它们是否很快就会在我们的家中占有一席之地。

什么是太阳能窗?

太阳能窗看起来很像普通的玻璃窗,但它们也能产生太阳能。它们是由特殊的太阳能玻璃制成的,看起来像传统的有色玻璃——目前还没有完全透明的太阳能玻璃——但也能从紫外线和红外光中发电。(第一块真正透明的太阳能电池板是由密歇根州立大学在2014年开发的。)

太阳能窗的最大优点是,它使一系列建筑物,特别是住宅和办公室,能够产生太阳能。然而,迄今为止,太阳能玻璃只安装在少数项目中,其中大多数是商业用途,而不是家庭用途。

在欧洲,一家总部位于荷兰的公司叫Physee正在欧洲各地的办公大楼安装1.5万个“智能窗户”。这些窗户包括太阳能电池,但也有传感器来管理建筑能源使用。物理协会估计,这些窗户将减少建筑能源成本高达30%。

太阳能窗是如何工作的?

太阳能玻璃的工作原理与太阳能电池板非常相似,但它还有一个额外的优点,那就是允许光线穿过它进入外面的空间。

它包括太阳能光伏(光电)玻璃,像传统太阳能板上的硅晶片一样,利用阳光发电。玻璃中含有太阳能电池。

随着太阳能屋顶瓦和屋顶集成板,它们是建筑集成光伏(BIPV)的一种形式,它集成到建筑物中而不是安装在建筑物上。

太阳能玻璃有多种形式,包括:

  • 其中之一是在玻璃表面喷涂PV墨水或薄膜。这可以在制造过程中完成,也可以在改造过程中喷涂到现有的窗户上。一家名为NEXT能源技术的公司也生产一种透明的PV墨水,可以直接印在窗户上,而太阳能窗户技术公司生产的柔性玻璃带有PV涂层,可以安装在现有的办公室窗户上。
  • 另一种方法是在窗户的侧面或角落放置小型光伏“微型面板”,这样光线仍然可以通过窗户。
  • 双层太阳能窗在两块玻璃之间安装了太阳能电池。这也有助于提供隔热,这样窗户可以减少加热和冷却的成本,同时还可以产生太阳能电力。
  • 量子点仍在开发中。它们是直接植入玻璃中的纳米光伏电池。安装后,太阳能玻璃产生的电力通过隐藏在窗框中的电线连接到建筑能源系统。

带有窗扇和白色门的石制排屋

太阳能玻璃窗可能是一个解决方案的家庭在一个保护区,在屋顶上安装太阳能电池板可能会受到限制。 (图片来源:Getty Images)

太阳能窗的优缺点是什么?

业主关心他们的财产的美学-特别是如果它位于一个保护区或将与之斗争太阳能电池板的规划许可-当太阳能窗越来越普及时,应考虑安装太阳能窗。

使用这些新的太阳能电池板的想法这意味着他们仍然可以产生自己的太阳能,而不必在屋顶上安装传统的太阳能电池板。

此外,太阳能窗有助于减少紫外线进入物业和褪色的家具和其他物品。太阳能窗也往往有一种色调,可以帮助保护隐私,使入侵者更难窥视到建筑物内部。这种色调还可以帮助减少眩光,如果电视上有眩光,这可能会特别令人沮丧。

太阳能窗的缺点是,目前制造的玻璃不是完全透明的,这就是为什么它们有色调。生产完全透明的太阳能玻璃目前不可能不大幅降低其效率。这就是为什么太阳能玻璃还没有被安装作为传统窗户玻璃的直接替代品。

也许有一天,生产出完全透明的太阳能玻璃是可能的,但这可能需要依靠纳米技术或量子点技术,这将把量子点结合到玻璃中,通过量子点吸收入射的太阳能。

也就是说,最近太阳能电池突破瑞士洛桑理工学院(École)的一项研究可能会改变这种状况。

更重要的是,这并不一定对房主构成完全的威慑,因为太阳能玻璃特别适用于温室,门廊和天窗的玻璃,因此在不希望安装太阳能电池板或不切实际的情况下,将太阳能玻璃纳入家庭仍然是一种非常好的方式。

太阳能窗要多少钱?

就目前所能确定的有限的太阳能窗安装实例而言,太阳能窗一般会比太阳能窗便宜安装太阳能电池板考虑到更换窗户比在屋顶上安装面板要容易一些,尽管太阳能窗的覆盖面积没有那么大。

目前,英国太阳能玻璃的估计成本在每平方米175英镑到250英镑之间。

另一个好处是太阳能窗被覆盖太阳能电池板补助金根据SEG(智能出口担保),房主可以获得自己生产可再生电力并将多余的电力出口到电网的付款。

如何安装太阳能窗?

太阳能窗户目前还没有广泛使用,尽管它们正在美国和欧洲的一些特定地点安装。到目前为止,它们大多是在安装前制造的。

然而,一家名为Ubiquitous Energy的美国公司,从2014年麻省理工学院(MIT)和密歇根州立大学(MSU)的项目中分离出来,已经开发出一种可以应用于现有窗户的光伏涂层。

事实上,该公司认为,这种被称为UE Power的涂层可以应用于任何表面,从而将其变成一个事实上的光伏面板,尽管它最初专注于将涂层专门应用于窗户。

一旦安装,或者在现有的窗户上喷涂涂层,太阳能玻璃产生的电力通过隐藏在窗框中的小电线连接到建筑能源系统。

真空物理气相沉积(PVD)用于将UE Power涂层中的半导体层应用到玻璃上。这是窗户行业的标准涂层工艺,因此Ubiquitous Power计划将其技术授权给现有的玻璃制造商,以便他们可以将UE Power纳入他们当前的产品中。

有彩色窗户和百叶窗的白宫

尽管目前大多数太阳能玻璃都是有色的,但透明太阳能技术正在取得进展。 (图片来源:Getty Images)

太阳能窗的效率如何?

一般来说,太阳能窗户的效率低于传统的太阳能电池板。然而,Polysolar已经开发出了灰色的太阳能玻璃窗,其效率在12%到15%之间。

这接近了英国一些品牌的传统太阳能电池板的效率,尽管最具成本效益和最受欢迎的太阳能电池板品牌的效率约为20%。

太阳能窗比太阳能板好吗?

考虑到太阳能窗户目前除了在美国和欧洲大陆的少数地区外没有广泛使用,而且它们比传统的太阳能电池板效率低,传统的屋顶安装或地面安装的太阳能电池板阵列目前是安装太阳能光伏的更好选择。然而,随着技术的进步,这种情况可能会改变。

罗宾·怀特洛克
自由记者

罗宾是英国英格兰西南部的一名自由撰稿人。他专注于环境问题、气候变化和可再生能源,并对交通和绿色汽车感兴趣。他是一家可再生能源网站的日常记者,撰写有关所有主要清洁能源技术的新闻文章和采访文章。他还为许多杂志撰写了关于这些主题的文章,并撰写了白皮书和网络内容。