建筑领域多光谱太阳能技术的研究进展

特刊背景

随着全球碳中和的推进，建筑集成太阳能技术是解决建筑领域碳中和的有效方案。太阳能是一种多光谱的复合能源，包括紫外线、可见光和近红外线。同时，建筑作为主要的能源消费者，需要各种类别能源，如光、热、电，以提供舒适的生活条件。因此，“如何利用太阳能的多光谱效应来解决建筑的多类能源需求（包括空气消毒、照明、产电和加热/制冷）”，是建筑集成太阳能技术中一个具有挑战性的课题。尽管太阳能多光谱利用技术已然取得了重大进展，但仍面临诸多挑战，因此，推动多光谱转化技术在建筑领域的深入发展至关重要。

特刊背景

本期特刊包含了与多光谱太阳能技术相关的最新研究，共有23篇原创文章，主要分为三个部分：光谱分割技术及应用、全光谱集热技术和日间辐射制冷材料，其中13篇文章介绍了光谱分裂技术的最新发展以及与光伏/光热技术（用于供暖、制氢、空气净化和太阳能燃料）和智能窗（用于光热解耦）相关的应用；4篇文章重点介绍了用于高效太阳能集热器的复合纳米粒子设计；其余6篇文章展示了在太阳光谱中具有高反射率（0.3-2.5μm）和大气窗中具有高发射率（8-13μm）的日间辐射制冷材料。本期文章的总结如下：

为实现全光谱太阳能制氢的转换，Ma使用负载Pt的TiO2纳米颗粒悬浮液作为光热氢催化剂和光学液体过滤器进行光谱分光，并将GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池与电解池相连。Xia提出了一种PV/T驱动的液体-光催化-净化多功能系统，并研究了TiO2纳米流体层的浓度、厚度和气泡率对室内甲醛的电溶解和光催化氧化的影响。

Sun开发了一种电致变色玻璃的预测控制策略，以弥补制冷季节视觉和热环境要求之间的差距。Wang提出了一种光伏组件集成膜反应器的新型系统，利用光谱分离技术以提高燃料和电力的总效率。Chiang提出了一种聚苯胺还原氧化石墨烯（PANI/rGO）纳米复合电催化层（具有高透光率和良好的电催化性能），取代了传统的铂基电致变色窗，提高了智能窗的光学性能。Bai和He开发了基于羟丙基纤维素（HPC）的热响应智能窗，并研究了非离子型表面活性剂对HPC光学性能的影响。Gu使用氧化锡锑（ATO）纳米流体作为光学过滤器，在不影响室内照明的前提下实现了地下溜冰场的遮阳。

Zhang开发了一种分频型PV/T系统，以应对多变的室外环境，实现了灵活的热/电产能模式切换。Kandil研究了聚光式分频型PV/T系统的热电产能也行，并讨论了截止波长对温度分布和非冷却系统最大允许浓度比的影响。Huang提出了一种新型的太阳能聚光光伏和近场热光伏混合系统（CPV-NFTPVS），基于全光谱太阳能的级联利用，实现高效太阳能发电。Shen对四种不同的热变色窗的辐射、光度和色度性能进行了数值研究，并讨论了由太阳光谱的不均匀传输和吸收引起的色移和温升。Huang评估了基于Ag@SiO2的分频型光伏/光热（PV/T）系统的稳定性和光学特性。Wang和Narayan提出了一种新的太阳能-热能调节技术，使用多孔聚四氟乙烯（PTFE）层与光谱选择性吸收器来动态切换光学特性并灵活响应建筑的冷热需求。

Wen利用偶联剂方法制备了TiN@SiCw二元复合纳米粒子，并对TiN和SiCw纳米粒子的光学耦合吸收特性进行了数值研究，以提高其光热效率。Qin讨论了纳米球、纳米棒、核/壳纳米粒子和星形纳米粒子的光学特性，以强化局部表面等离子体共振（LSPR）。Sun提出了一种核壳复合纳米棒，并研究了其光学特性，强调其在提高太阳能吸收效率方面的潜力。Yu介绍了一种光学选择性气凝胶，通过掺入金/银纳米粒子来实现光学选择性并扩展其应用前景。

Dong利用光谱带互补法，提出了一种BaSO4、CaCO3和SiO2颗粒的混合涂层，实现了太阳光波段的高反射率，并论证了被动式日间辐射制冷涂层的冷却性能。Yu提出了基于球磨法打碎玻璃泡，提高太阳光反射率和辐射制冷涂料的冷却性能。Feng研究了重庆地区长波辐射涂料的实际冷却性能。Zhang提出了一种低成本、可推广的具有新型树枝状细胞结构的复合薄膜，并讨论了其辐射冷却性能。Zhao设计了一种基于二氧化硅的微栅光子冷却器，并实验讨论了其动态冷却特性。最后，Hu利用基于纯溶液的超声化学合成方法，提出了一种ZnO涂层的透明木材（CTW）复合材料，使其在整个红外波段具有高发射率（ 0.91）。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148122018195?via%3Dihub=

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