由鈣鈦礦制成的窗戶既可以制冷，也可以發(fā)電。

近年來，由于一種名為“鈣鈦礦”的晶體材料家族的突然出現(xiàn)，太陽能發(fā)電正在經(jīng)歷著一場革命?，F(xiàn)在，鈣鈦礦正在改造著窗戶，讓它們在寒冷的日子里保持清晰，但在炎熱的夏日陽光下卻能夠變暗。

兩個研究小組的報告稱，他們已經(jīng)創(chuàng)造出了一種用鈣鈦礦著色的窗戶，這種窗戶不但能夠根據(jù)溫度改變顏色，而且還能像太陽能電池一樣獲得能量。這項新技術(shù)有朝一日可以通過遮擋陽光和發(fā)電幫助建筑物降溫。

在透明和不透明之間切換的“智能窗戶”已經(jīng)存在了幾十年。例如，波音787夢幻飛機采用了所謂的“電致變色窗戶”，而這需要一個外部電源來使窗戶變暗。但這些窗戶未能在建筑市場產(chǎn)生廣泛的影響，因為它們的成本更高，同時阻擋外界光線的能力不一致，并且對一些人來說，它們對外部電力的需求也不招人喜歡。

但是，鈣鈦礦提供了一條同時通向智能窗戶和太陽能窗戶的可能途徑。

鈣鈦礦是由具有特定晶體結(jié)構(gòu)的元素混合物與太陽能電池構(gòu)成的一種材料，其將陽光轉(zhuǎn)化為電能的效率與最先進的硅太陽能電池板相當——最好的鈣鈦礦可將陽光中超過22%的能量轉(zhuǎn)換為電能，而這一比例對于硅來說是25%。

通過改變鈣鈦礦的元素成分，研究人員還可以控制它們的透明度。更有甚者，鈣鈦礦的原始材料比現(xiàn)有的太陽能電池要便宜得多。

將所有這些特性結(jié)合在一起的第一個進展出現(xiàn)在2017年11月，當時研究人員報告說，他們在溫度達到60攝氏度時，創(chuàng)造了一種含鉛的“鈣鈦礦太陽能窗戶”，能夠從透明轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌该鳌?br />
在較冷的溫度下，位于太陽能電池中心的鈣鈦礦形成了一個復(fù)合物，后者具有一種名為甲胺的有機化合物。當被加熱時，甲胺會蒸發(fā)，并從鈣鈦礦中分離出來，導(dǎo)致后者變黑同時吸收陽光。當熱量消散時，例如太陽下山或在冬天時，甲胺蒸汽又會回到鈣鈦礦中，并再一次使它變透明。加熱的鈣鈦礦將其能量的11.3%轉(zhuǎn)化為電能。

不過，這種窗戶也有自己的缺點。最大的問題是太陽能電池的效率在來回幾次轉(zhuǎn)換后便會下降，這可能是因為甲胺未能完全返回到鈣鈦礦最開始的晶體結(jié)構(gòu)中。

因此，在近1年的時間里，由這種窗戶的發(fā)明者、科羅拉多州戈爾登市美國國家可再生能源實驗室化學(xué)家Nathan Neale和機械工程師Lance Wheeler率領(lǐng)的研究團隊，一直在努力研究一種不同的鈣鈦礦配方，從而可以在沒有甲胺化學(xué)反應(yīng)的情況下完成切換。

然而，加州大學(xué)伯克利分校的化學(xué)家Peidong Yang卻擊敗了他們。1月22日，Yang在《自然—材料》雜志上報道稱，他的團隊已經(jīng)開發(fā)出一種基于銫的鈣鈦礦太陽能窗戶，這種窗戶在受熱的時候會變得不透明并且發(fā)電，但卻不涉及甲胺。這使得這種窗戶可以在不降低性能的情況下反復(fù)切換。

“這是一個很有吸引力的想法，你可以同時擁有太陽能電池和智能窗戶。”加州帕洛阿爾托市斯坦福大學(xué)材料科學(xué)家Michael McGehee說，他同時從事鈣鈦礦太陽能電池和智能窗戶研究。

然而最新的太陽能窗戶仍然有其缺點。首先，除非加熱到100攝氏度以上，否則它們不會從透明轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌该?。另外，它們的效率僅為7%左右，遠低于傳統(tǒng)的太陽能電池。McGehee強調(diào)，除了穩(wěn)定性和效率問題之外，在不透明的情況下，所有的鈣鈦礦窗戶都有一種略帶紅色的色彩。“這是至關(guān)重要的。”McGehee說，因為大多數(shù)建筑開發(fā)商都不愿使用彩色的窗戶。

然而Yang表示，他和他的同事已經(jīng)提出了一種方法，這種方法能夠在50攝氏度至60攝氏度之間發(fā)生切換;他們只是在等待，直到能夠提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。對新的鈣鈦礦的搜尋工作仍在繼續(xù)，以滿足未來對窗戶的所有需求。