建筑光伏一體化（BIPV）技術(shù)因響應(yīng)“碳中和”目標(biāo)而快速發(fā)展。然而，現(xiàn)有半透明光伏技術(shù)（如鈣鈦礦電池）雖能兼顧發(fā)電與透光，但其成本高、耐久性差限制了商業(yè)化應(yīng)用。傳統(tǒng)光伏模塊（如晶硅電池）雖效率高，但完全遮擋光線，導(dǎo)致室內(nèi)熱增益增加。因此，光譜選擇性設(shè)計(jì)成為解決這一問題的有效途徑。本研究開發(fā)了一種柔性 PDMS / ITO / PET 光譜選擇性薄膜，Flexfilm 建筑玻璃BIPV 透過率測(cè)試儀可以精確量化薄膜光學(xué)性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高帶隙以上透射率（保障發(fā)電）、高帶隙以下反射率（減少太陽得熱）和中紅外波段發(fā)射率（促進(jìn)輻射冷卻），優(yōu)化了BIPV天窗的熱電性能，實(shí)驗(yàn)和模擬驗(yàn)證其在炎熱地區(qū)可顯著降低室內(nèi)得熱并提升輻射冷卻收益。

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薄膜設(shè)計(jì)與制備

flexfilm

(a) PDMS/ITO/PET薄膜結(jié)構(gòu)(b) 32.5°C下PDMS/ITO/PET薄膜（左）、ITO/PET薄膜（中）和普通玻璃（右）的紅外圖像(c) ITO涂層SEM圖像(d) ITO/PET薄膜截面SEM圖像結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

• PDMS層（300 μm）：提供大氣窗口高發(fā)射率（ε=0.93@8–13 μm），其低折射率（n≈1.4）同時(shí)作為減反射層；
• ITO層（納米涂層）：選擇性反射近紅外光（>1.1 μm），降低光伏組件熱負(fù)荷；
• PET層：柔性基底提供機(jī)械支撐。

光學(xué)性能優(yōu)化

• PDMS厚度影響：厚度增至300 μm時(shí)，大氣窗口發(fā)射率飽和（>0.9），而太陽光譜透射損失僅3%；
• 協(xié)同效應(yīng)：PDMS/ITO/PET薄膜在8–13 μm波段發(fā)射率達(dá)0.93，且因PDMS減反射作用，帶隙以上透射率較裸ITO膜提高12%；

PDMS、ITO、普通玻璃及PDMS/ITO/PET結(jié)構(gòu)的(a)太陽光譜透射率與(b)中紅外發(fā)射率；(c-e)大氣窗口（8–13 μm）平均發(fā)射率

• 關(guān)鍵參數(shù)：薄膜在0.3–1.1 μm波段平均透射率>80%，>1.1 μm波段反射率>80%，8–13 μm波段發(fā)射率0.93。

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實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

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普通天窗實(shí)驗(yàn)：香港夏季云天測(cè)試顯示，PDMS/ITO/PET薄膜使室內(nèi)溫度降低4.7℃，太陽輻射減少20.8%；光伏天窗實(shí)驗(yàn)：標(biāo)準(zhǔn)c-Si光伏板 vs PDMS/ITO/PET貼膜光伏板（覆蓋率59%），薄膜使光伏表面溫度降低4.9℃，但發(fā)電效率下降9%，因ITO層反射部分光子。
全年性能模擬

• 光學(xué)模型：計(jì)算天窗透射/反射/吸收率；
• 發(fā)電模型：基于短路電流、開路電壓、填充因子；
• 熱平衡模型：包含太陽輻射吸熱、對(duì)流換熱、輻射冷卻功率。

基于瞬態(tài)模型的香港全年仿真顯示：柔性 PDMS / ITO / PET 光譜選擇性薄膜使年太陽能得熱減少18.3%（0.57 GJ/m2），室內(nèi)輻射冷卻增益（RCG）提高 35%（ 0.08 GJ / m2 ），發(fā)電量輕微下降10%（0.03 GJ/m2）。該技術(shù)為炎熱地區(qū)BIPV天窗提供了被動(dòng)冷卻解決方案。

Flexfilm建筑玻璃BIPV透過率

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建筑玻璃BIPV透射率測(cè)試儀是建筑玻璃性能檢測(cè)的利器，具有高精度的測(cè)量準(zhǔn)確性、測(cè)量穩(wěn)定性，能夠測(cè)量樣品的透射率，計(jì)算出超白壓花玻璃的AM1.5有效太陽光透射比、可見光透射比、Y、x、y、L*、a*、b*等顏色參數(shù)，顯示CIE色坐標(biāo)及色品圖。

• 快速在線測(cè)量大面積樣品的透射率，并統(tǒng)計(jì)均勻性給出mapping圖
• 大面積掃描（如0.6m×1.2m基板）可在秒級(jí)完成
• 非接觸無損檢測(cè)

Flexfilm建筑玻璃BIPV透過率測(cè)試儀可以高精度的測(cè)量薄膜透射率來驗(yàn)證 PDMS / ITO / PET 薄膜的光譜選擇性，為BIPV行業(yè)優(yōu)化發(fā)電-降溫平衡提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

原文參考：《Broadband-spectrally selective polymeric film for building integrated photovoltaic (BIPV) skylights cooling》

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