【大紀元2018年01月30日訊】（大紀元記者晨曦編譯報導）近年來，隨著一種被稱作鈣鈦礦晶族（Perovskites）的晶體材料的出現，人類對太陽能的利用完成了一次飛躍。如今，鈣鈦礦晶族也給窗玻璃帶來了革新，使其在寒冷的季節保持明亮，但在炎熱的夏日陽光中卻會變暗。有兩個研究小組都聲稱，他們發明了用鈣鈦礦著色的窗玻璃，不僅能夠隨溫度而變色，還能像太陽能電池一樣採集能量。這種新技術有望在未來通過遮蔽陽光給樓體降溫的同時進行發電。
在透明與不透明之間轉換的「智能窗玻璃」在幾十年前就已經出現。比如，波音787夢想飛機上就安裝有電緻變色窗，通過外部電源使玻璃變暗。但因其高昂的造價、對外部光線遮擋能力的不一致性以及對外部電源的要求，這種窗玻璃未能在建築市場上得到普及。
但鈣鈦礦晶族為智能窗玻璃與太陽能窗玻璃的結合提供了可能性。鈣鈦礦是混合了多種元素的材料，具有特殊的晶體結構，由其製成的太陽能電池在將太陽能轉換為電能方面，幾乎與最先進的硅太陽能板同樣有效：其最佳的太陽能至電能的轉換率超過22%，而硅太陽能板的轉換率為25%。通過改變鈣鈦礦的元素成分，研究者們能夠控制其透明度。更重要的是，鈣鈦礦所需材料比現有的太陽能電池要便宜得多。
該技術的首次突破是在2017年11月，研究者們發明了一種鉛基鈣鈦礦太陽能窗玻璃，當溫度到達60°C時，能夠從透明變為不透明。當溫度較低時，太陽能電池中心的鈣鈦礦與一種叫甲胺的有機化合物形成複合物。當溫度升高時，甲胺汽化離開鈣鈦礦，鈣鈦礦就會變暗並吸收陽光。隨著太陽落山或進入冬季，炎熱散去，甲胺蒸汽又會回到鈣鈦礦中，再次使其變為透明。這種受熱的鈣鈦礦能將11.3%的能量變為電能。
不過，該玻璃最大的不足之處是，僅僅在數個明暗循環後，其太陽能電池的功效就會下降，大概是因為甲胺無法使鈣鈦礦回到它最初的晶體結構。因此，這種玻璃的主要發明者，位於科羅拉多州的國家可再生能源實驗室的化學家尼爾（Nathan Neale）和機械工程師惠勒（Lance Wheeler）依舊在致力於發明一種新的鈣鈦礦配方，使它能夠在擺脫甲胺化學反應的情況下發生變化。
加州大學伯克利分校的楊（Peidong Yang）在這點上領先了一步。近日，楊在《自然材料》（Nature Materials）期刊上聲稱，他的團隊發明了一種銫基鈣鈦礦太陽能窗玻璃，當受熱時會變為不透明併發電，無需使用甲胺。這種技術能夠使窗玻璃在明暗之間重複轉換，卻不會出現性能的下降。
但該玻璃亦有缺陷，剛開始使用的時候，它們只會在加熱到超過100°C時，才從透明變為不透明，其能量轉換的功效也只有約7%，大大低於傳統的太陽能電池。楊和其團隊也在試圖解決這些問題。
另外，除了穩定性和效率問題外，所有的鈣鈦礦窗玻璃當不透明時都會發紅，而多數建商們都儘量避免使用有色玻璃。如何製造出滿足未來所有需求的新型鈣鈦礦窗玻璃，科學家們依舊在不斷地摸索。◇
責任編輯：朱涵儒
