絕了！這個窗戶會變魔術

秦天石

你見過這樣的窗戶嗎？它可以隨著太陽光的強弱，自動調節光線強度、改善室內采光，還能將酷熱的太陽光直射溫度降低至少9攝氏度！這么神奇的魔術，是如何實現的呢？

目前，全球發達地區有超過1/3的電能被用于室內照明與溫度調節，究其本質都是在調節太陽光對于室內環境的影響。如果我們能直接調節建筑玻璃窗對于可見光和紅外線的透過率，就可以從源頭上改變室內的采光和溫度、降低人們對于燈具和空調的需求，從而實現“四兩撥千斤”的節能效果，這就是我們所說的變色智能窗技術。

變色技術主要有電致變色、光致變色和熱致變色，但都有各自的局限性。電致變色智能窗需要外接電源，結構繁復且更換困難;而光致和熱致變色技術又無法實現自主控制，會出現想要室內明亮但實際窗戶變暗的尷尬情況。

光伏變色智能窗可以直接利用太陽光，將產生的電能用于驅動窗戶的變色功能

光伏變色智能窗技術，可以同時實現自驅動和可控制兩大功能。光伏變色可以直接利用太陽光，將產生的電能用于驅動窗戶的變色功能，不再需要額外的電能存儲和輸送，只要用一個最簡單的電路控制就可以實現變色功能的開關。

當然，要想開發出一扇完美效果的光伏變色智能窗，還存在著諸多難點。首先是集成化程度，如果僅僅將光伏電池板與變色玻璃窗用電線連接起來，那既不美觀也不實用。所以我們需要將光伏電池一體化集成到玻璃窗里。這就帶來第二項挑戰——需要一種透光的光伏電池材料，這樣才不會對窗玻璃造成遮擋，影響可見光和紅外線進入室內。最后就是智能窗的顏色了，如果可透光的光伏層有顏色，就會造成采光出現偏色，影響我們看到室內物品的正確顏色。

變色智能窗內部結構示意圖

為了解決這些難題，中國科學家開發出一種只吸收紫外線的光伏電池材料。它看上去和普通玻璃一樣透明，可以讓可見光和紅外線完全透過智能窗。這種光伏變色智能窗可以實現對于全太陽光譜的智能管理，利用紫外線作為“開關”，將吸收的紫外線轉變成電能，從而加深窗戶顏色，降低可見光和紅外線透過率，調節室內的采光與溫度。

變色智能窗技術原理示意圖

更為神奇的是，這種智能窗的變色深度是可以隨著天氣變化和光照強度自適應調整的。也就是說在晴天烈日下，智能窗可以呈現很深的顏色，將光線和熱量都隔絕在室外;而在陰天多云的天氣，智能窗就會維持在透明狀態，讓更多的光線進入室內。

我們相信在不遠的將來，這種新型自適應變色智能窗會走進千家萬戶，有效地降低我們用于室內采光與調溫的能耗，為解決全人類面臨的氣候變暖問題貢獻中國智慧和中國方案。