近日，东南大学王春雷研究员、徐淑宏副研究员在国际著名学术期刊《Nature Communications》（自然通讯）发表了题为“Integrated Device of Luminescent Solar Concentrators and Electrochromic Supercapacitors for Self-powered Smart Window and Display（用于自供电智能窗和显示的发光太阳能聚光器和电致变色超级电容器集成器件）”的研究论文。该论文提出了一种具备光伏转换、能量存储和电致变色三种功能的新型集成器件，并将其用于自供电智能窗和信息显示。

建筑物能耗在全球总能耗中占比达30%-40%，提高建筑物能源自给能力已成为国际社会的普遍共识。除了在屋顶铺设不透明的太阳能电池板外，利用建筑物侧立面的玻璃幕墙进行光伏转换已成为当前的研究热点。作为一种半透明光伏器件，发光太阳能聚光器（Luminescent Solar Concentrators，LSCs）不仅能收集直射太阳光，还能在阴天等散射光环境以及阴影环境中有效利用漫反射太阳光进行光伏转换，从而为阴影效应严重的城市建筑中侧立面光伏玻璃幕墙应用提供了新方案。然而，为了存储LSCs产生的光伏电能需要连接储能模块和电压调节模块，这些附加模块不仅降低了LSCs的有效工作面积，还增加了安装空间，不利于在光伏玻璃幕墙场景中的应用。

针对这一问题，该团队开发了一种基于LSCs和电致变色超级电容器（Electrochromic Supercapacitors, ECSs）的“面对面”集成器件。通过选择电压窗口匹配的电极组合，LSCs产生的光伏电能可以直接存储在ECSs中，无需额外配备储能模块和电压调节模块，从而显著提高了器件的有效工作面积并降低了成本。ECSs不仅具备储能功能，还表现出可逆的电致变色特性，其可见光与近红外光透过率能够根据存储的电量动态调节。通过控制ECSs的充放电过程，这种集成器件还可用作自供电的电致变色智能窗或信息指令显示器。这种集光伏转换、能量存储和电致变色三种功能于一体的创新器件，为建筑智能窗户提供了一种高效且多功能的替代方案。

东南大学电子科学与工程学院博士生黄士超为论文的第一作者，电子科学与工程学院王春雷研究员和徐淑宏副研究员为论文的共同通讯作者，东南大学为唯一通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金的资助。