建筑物反射光引起的光污染嚴重威脅全球環境和人類健康。在現代建筑中，為了滿足居民采光需求，玻璃門、窗、幕墻等透明構件不可或缺。然而，這些透明構件不可避免地會引起太陽光的反射。除了光能的浪費外，還容易造成嚴重的室外光污染問題。雖然簡單增加玻璃組件的透明度可以有效減少室外光污染，但過多的光線、光能進入室內會對人體造成眩光、疲倦、神經衰弱等一系列問題，同時也增大了室內空調系統的承載壓力。作為有望解決光污染問題的光伏技術新模式，建筑光伏一體化(BIPV)要求透明構件具有一體化、簡潔化、美觀化的結構特點，并可同時提供綠色能源，提高建筑節能水平。如何在保證建筑宜居的基礎上，開發可用于BIPV透明構件的光伏材料與器件，協同提高太陽能利用率和抑制光污染，已成為光伏技術領域的重要研究方向。
 

　　中國科學院寧波材料技術與工程研究所生物基高分子材料團隊在朱錦研究員和那海寧研究員的帶領下長期從事生物質轉化利用技術與應用研究，圍繞非糧生物質基高性能及功能材料開展了多項卓有成效的研究工作。近日，該團隊基于非糧生物質纖維素所特有的散光本質及碳量子點擁有的熒光發光能力，開發出可同步實現對自然光散光及熒光發光的微纖化纖維素/碳量子點(MFC/CQDs)復合體，并通過原位自由基聚合的方法將其均質嵌入到有機玻璃中，由此形成了一類新型的散光-發光型太陽能聚光器(S-F LSC)。利用S-F LSC可同步實現太陽光的廣譜光電轉化利用和光污染抑制。S-F LSC的可見光透過率為77.87%，反光率僅為9.99%。同時，所制備的S-F LSC展現出明顯優于傳統LSC的光電轉化效率(達到8.61%)。S-F LSC所具有的廣譜太陽能利用和光污染抑制的協同作用，使其有望成為未來綠色社區建設中的關鍵透明節能構件。
 

　　該工作由2022級碩士生靳晨凱在朱錦研究員和那海寧研究員的指導下完成，并以“Fabricating scattering-fluorescent luminescent solar concentrator synchronously to achieve broad-spectrum solar energy utilization and light pollution inhibition”為題，發表在Energy & Environmental Science上(DOI: 10.1039/D4EE01157K)。該工作得到了國家自然科學基金項目(21978310)、寧波材料所所長基金重點項目(E30204QF21)、海南省重點研發計劃項目(ZDYF2023XDNY053)、寧波市公益性科技計劃重點項目(2021S020)的支持。
 

　　圖(a)散射-熒光太陽能聚光器的設計合成示意圖；(b)以微纖化纖維素/碳量子點(MFC/CQDs)和MFC分別作為發光物質制備的太陽能聚光器的光電轉化效率圖；(c)以MFC/CQDs和MFC分別作為發光物質制備的太陽能聚光器的可見光透過率和反射率圖；(d)與傳統太陽能聚光器相比的性能對比圖