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不用設鬧鐘!智慧窗用陽光喚醒你的每一天

2017/03/20 |撰文:李茗家|圖片提供:Flickr 點閱人次: 1021

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運用太陽能的智慧窗戶,讓太陽公公叫你起床(窗戶示意圖,非當事窗戶)
圖片來源/Flickr

當窗戶遇見陽光就能自動變透明,這時候你想的不該是隱私問題,而是該如何享受這美好的陽光時刻。

當窗戶遇見陽光就能自動變透明,這時候你想的不該是隱私問題,而是該如何享受這美好的陽光時刻。

向來玻璃窗戶,我們為了避免日曬或是個人隱私需求,都會加裝隔熱紙或是以窗簾來遮蔽,但一個不小心不但會破壞建築風格,破壞採光機能,甚至讓你從此遠離陽光。

智慧窗的發明,正好完美的解決這項難題—─利用外部電流控制玻璃窗戶的透光功能,呈現不同需要下的透明度。

智慧窗的概念,說起來不新鮮,在智慧玻璃問世之後,除了研究單位或科技產業陸續投入研發工作外,生活中也曾有不少實際應用的情形,像是南韓電車備有節能窗戶,經過住宅區時也會自動呈現霧面的狀態,保障軌道旁住家的隱私。

然而,智慧窗除價格不斐之外,還有一個問題,那就是必須外加電源才能運作。

如今,美國馬里蘭大學(University of Maryland )研究人員把腦筋動到太陽能上,希望能夠開發出自主供電的智慧窗。


嵌入太陽能電池,不再仰賴外部電源

該研究團隊為了開發出智慧窗,製作出高分子分散液晶(Polymer dispersed liquid crystal, PDLC),並將該材料置於2片氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)的透明電極之間,形成約50微米(µm)的夾層。

PDLC由液晶及聚合物所形成,由於液晶分子會隨機散佈在聚合物中,隨著排列方向而呈現不規則的形狀,會導致光線無法通過,形成不透明狀態。此時必須利用外加電場即可改變其排列狀態,光線即可通過成透明狀態。

這項研究關鍵在於電能來源,就是將薄膜太陽能電池(a-Si)嵌在ITO與玻璃(位於陽光側)之間。

如此一來,新型的智慧窗就可以利用太陽能發電,當啟動時,太陽能電池產生足夠的功率,液晶分子的排列方向一致並使玻璃變成透明;反之,當關閉時,液晶分子便恢復成不規則狀,讓玻璃呈現乳白色。

該項研究被認為尚未完全成熟,主要是未來加入電荷傳輸層(charge-transporting layer)後,對於窗戶透明度和太陽能電池效率會有一定的影響;不過,依據現階段的研究成果,該研究團隊認為厚度約13nm的薄膜太陽能電池(a-Si)在正常日照強度下,將可應付PDLC所需的操作條件(低於0.8mW / cm2)。而且太陽能電池產生的電力也可再用於其他的小型電子設備。

未來,隨著智慧窗科技的進步,當早晨來臨之際,我們可以擺脫鬧鐘煩人的叫聲,讓陽光隨著窗戶逐漸透明而灑落臥室,讓你有好心情可以迎來朝氣十足的每一天!


關鍵字:智慧窗,太陽能,PDLC

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