炎炎夏日，家里和办公室如果不开空调，估计很快就会有人抓狂。特别是那些家里有大飘窗或者办公室所在写字楼使用玻璃幕墙的人们，一边是从窗子投射进来的“温暖”阳光，一边是努力工作喷出冷气的空调，一个夏季下来，耗电量会十分惊人。以美国为例，家庭及办公楼的耗电量占到了总用电量的75%，以及总能源消耗量的40%。普通窗户无法阻止热量随着阳光进入，是问题的关键原因之一。
解决方案估计很多人都想到过，那就是将普通的玻璃窗变成能吸收太阳能发电的智能窗。这样一来，原本要进入室内的太阳能会被太阳能窗户给吸收掉，并转换成电能为建筑物供电，岂不两全其美？不过事情远没有那么简单，传统的硅基太阳能电池根本不透光，用它们做窗户就等于是给自己造了一个小黑屋。材料科学家也曾把吸光薄膜整合到玻璃里，所得到的半透明窗户既能发电又能透过一定的光。但是，这类太阳能窗的颜色看起来往往是发暗的红色或棕色，与人们心中传统的“窗明几净”要求想去甚远，外观卖相很成问题。科学的探索从未止步，近期的一系列研究提出了太阳能窗新技术，可以选择性地只吸收紫外或者近红外光，而让可见光毫无阻碍地通过。这样一来，太阳能窗的外观就会和普通玻璃窗一样澄清透明，同时还能吸收紫外及近红外光发电，并将多余热量挡在了室外。美国密歇根大学的Richard Lunt教授是这个领域内的领军人物之一，他的课题组制备了几乎完全透明的有机光伏器件，，仅仅吸收紫外光及近红外光，光电转换效率可达5%。[1]
仅吸收紫外光及近红外光的透明有机光伏器件。图片来源：Nat. Energy [1]
说到太阳能电池和光伏器件，光电转换效率是个不能不提的性能参数。大多数太阳能电池，例如目前市场上占主导的标准硅基太阳能电池，牺牲透明度换取光电转换效率的最大化，最好的硅基电池的效率可以达到25%。同时，另外一种不透明的太阳能电池的效率也悄悄接近了22%，那就是钙钛矿太阳能电池。钙钛矿材料不仅比硅更便宜，而且它们的性质可调，可通过改变其组成来让它们选择性地吸收特定频率的光。
在近期的Joule杂志上，Richard Lunt团队又报道了他们在这一领域的最新进展。[2] 他们通过调整卤化物钙钛矿的材料组成，开发了一类只吸收紫外光（波长410-440纳米）的透明光伏器件，透明度超过99%。尽管光电转换效率较低，只有0.5%，但是却足以为另外一种智能窗技术——按需变暗玻璃（on-demand darkening glass）提供工作所需的能量。按需变暗玻璃可以在太阳光照较强的时候变暗，以阻止过多阳光进入室内，从而降低对空调的需求。Richard Lunt教授乐观地认为他们可以在未来几年内将这种钙钛矿器件的光电转换效率提高到4%，如果能够成功，配合可充电电池，就可以为建筑物的照明及空调系统供电了。
仅吸收紫外光的透明钙钛矿光伏器件。图片来源：Joule [2]
