透过一种简单的方法,研究人员现在已经可将普通的玻璃窗变成“太阳能加热窗”,借由太阳能量让窗户温度提高华氏 15 度,以后冬天季节里,就算在屋内也能感受到更温暖的阳光了。对冬天需要在屋内开暖气的北方国家而言,这项发明可透过降低加热成本来达到明显的节能效果。
由瑞典哥特堡大学物理系教授 Alexandre Dmitriev 领导的国际团队,最近在《Nano Letters》期刊发表一份有关太阳能发热表面的论文。新的发热表面是奈米技术的另一种应用,主要功能组件为电浆子光学奈米天线(plasmonic Nanoantenna),由镍-铝氧化物制成,并做成阵列结构化成玻璃,透过电子振荡(electron oscillation)或表面电浆子(surface plasmon)作用,奈米天线可以强烈吸收光的能量并加热整个表面。
团队在研究中证明了当阳光照射在玻璃表面时,接收光的面比背面能更有效吸收光线,此外,玻璃表面高度透明,几乎完全保留了阳光色谱。整个发明最重要的不是让窗户成为太阳光电来源,而是要让窗户温度提升。
寒冬时,当一个人坐在寒窗边,身体热量会向窗户辐射逸散,此时窗户就像一个天然的“散热器”,坐越久感觉越冷。此外,现代建筑越来越强调玻璃之美,但是越大片的玻璃在冬天越无法集中热能,为了补偿热量损失,室内常需要打开电暖器来保持舒适环境。现在,新的太阳能加热窗透过提高窗户的温度,就可稍稍平衡室内外温度,根据研究表明,深冬时窗户温度至少可提高华氏 15 度,节能方面具很大潜力。
奈米天线有高度可塑性,研究人员表示,这种热表面除窗户外也能应用在其他地方,比如辐射冷却、太阳能热隔离等,也可以耦合到分子系统,将阳光作为热量储存起来再释放。下一步,研究人员计划透过让表面吸收紫外线和近红外辐射,让窗户提高更多温度。
- Passive solar windows heat up in cold weather
(首图来源:pixabay)