这款透明太阳能聚光器采用液晶薄膜实现能量收集。

中国研究人员成功研制出一种透明、无色且单向的太阳能聚光装置，可直接涂覆于普通窗玻璃上，在完全不改变窗户外观的前提下实现太阳能收集。

这项由江苏省南京大学科研团队设计的创新成果，采用了具有亚微米横向周期性的胆甾相液晶（CLC）多层薄膜。据科学家介绍，这种独特的衍射型太阳能聚光器（CUSC）能选择性将阳光导向安装在窗框边缘的光伏电池。

"通过设计胆甾相液晶薄膜的结构，我们创建了一种选择性衍射圆偏振光的系统，能以陡峭角度将光导入玻璃波导中，"该研究第一作者、南京大学研究员张德威博士透露。

高效能量收集

与传统易产生视觉畸变、效率低下且扩展性差的荧光或散射型聚光器不同，新型CUSC在保持完全视觉清晰度的同时，实现了宽带偏振选择性衍射和高效波导传输。

张博士表示，该装置实现了约64.2%的平均可见光透过率和91.3%的显色指数。"这使得高达38.1%的入射绿光能量能在窗边被收集，"科学家解释道。这些光学特性意味着涂层在产生清洁能源的同时，能保持玻璃的清澈自然外观，确保窗户与普通玻璃在视觉上毫无差异。

研究团队还强调了该系统卓越的可扩展性。模拟显示，标准2米宽的CUSC窗户可将阳光聚焦至正常强度的50倍，显著提升能量收集潜力。这种性能水平可使所需光伏电池面积减少75%，降低材料成本，并为节能建筑开辟新的设计可能。

未来发展目标

团队实验表明，一个直径2.54厘米的原型机在户外阳光下可直接为10毫瓦的风扇供电。该系统还兼容砷化镓（GaAs）等高性能光伏电池，这种化合物半导体可提升整体功率转换效率。

"CUSC设计在不牺牲美观性的前提下，推动了太阳能技术与建筑环境的融合，"论文通讯作者、南京大学计算机科学与技术系教授胡伟博士表示。他介绍多层CLC薄膜采用光配向和聚合技术制造，可通过卷对卷生产工艺扩大规模，"这代表了一种实用且可扩展的碳减排与能源自足策略"。

此外，该设计在长期环境暴露下表现出良好稳定性，并可无缝改造应用于现有窗户结构，这使其成为可持续城市大规模升级的实用解决方案。团队计划进一步提升技术的宽带效率和偏振控制能力，并探索建筑之外的应用场景，包括农业温室和透明太阳能显示器。他们的终极目标是将全球建筑的被动式玻璃转变为主动发电的能源表面。

该项研究成果已发表于《PhotoniX》学术期刊。

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