宁波材料所在利用功能性纤维素基材料转化利用治理光污染方面取得进展

建筑物反射光引起的光污染严重威胁全球环境和人类健康。在现代建筑中，为了满足居民采光需求，玻璃门、窗、幕墙等透明构件不可或缺。然而，这些透明构件不可避免地会引起太阳光的反射。除了光能的浪费外，还容易造成严重的室外光污染问题。虽然简单增加玻璃组件的透明度可以有效减少室外光污染，但过多的光线、光能进入室内会对人体造成眩光、疲倦、神经衰弱等一系列问题，同时也增大了室内空调系统的承载压力。作为有望解决光污染问题的光伏技术新模式，建筑光伏一体化（BIPV）要求透明构件具有一体化、简洁化、美观化的结构特点，并可同时提供绿色能源，提高建筑节能水平。如何在保证建筑宜居的基础上，开发可用于BIPV透明构件的光伏材料与器件，协同提高太阳能利用率和抑制光污染，已成为光伏技术领域的重要研究方向。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料团队在朱锦研究员和那海宁研究员的带领下长期从事生物质转化利用技术与应用研究，围绕非粮生物质基高性能及功能材料开展了多项卓有成效的研究工作。近日，该团队基于非粮生物质纤维素所特有的散光本质及碳量子点拥有的荧光发光能力，开发出可同步实现对自然光散光及荧光发光的微纤化纤维素/碳量子点（MFC/CQDs）复合体，并通过原位自由基聚合的方法将其均质嵌入到有机玻璃中，由此形成了一类新型的散光-发光型太阳能聚光器（S-F LSC）。利用S-F LSC可同步实现太阳光的广谱光电转化利用和光污染抑制。S-F LSC的可见光透过率为77.87%，反光率仅为9.99%。同时，所制备的S-F LSC展现出明显优于传统LSC的光电转化效率（达到8.61%）。S-F LSC所具有的广谱太阳能利用和光污染抑制的协同作用，使其有望成为未来绿色社区建设中的关键透明节能构件。

该工作由2022级硕士生靳晨凯在朱锦研究员和那海宁研究员的指导下完成，并以“Fabricating scattering-fluorescent luminescent solar concentrator synchronously to achieve broad-spectrum solar energy utilization and light pollution inhibition”为题，发表在Energy & Environmental Science上（DOI: 10.1039/D4EE01157K）。该工作得到了国家自然科学基金项目（21978310）、宁波材料所所长基金重点项目（E30204QF21）、海南省重点研发计划项目（ZDYF2023XDNY053）、宁波市公益性科技计划重点项目（2021S020）的支持。

图(a)散射-荧光太阳能聚光器的设计合成示意图；(b)以微纤化纤维素/碳量子点（MFC/CQDs）和MFC分别作为发光物质制备的太阳能聚光器的光电转化效率图；(c)以MFC/CQDs和MFC分别作为发光物质制备的太阳能聚光器的可见光透过率和反射率图；(d)与传统太阳能聚光器相比的性能对比图

（高分子与复合材料实验室  那海宁）