德英研究团队开发出一种新型建筑一体化混合光伏热窗(PVTW)，可同时产生电力和生活热水(DHW)。
“在建筑环境中安装普通太阳能电池板和集热器需要占用大量屋顶空间，而屋顶空间非常有限。这推动了高效建筑集成技术的开发，这些技术可以最大限度地提高空间利用率和能源供应，”该团队表示。“在这项工作中，我们制造并测试了一种建筑集成混合 PVTW，它由半透明 PV 层和选择性吸收液体吸热器组成。”
PVTW 的主要组件是玻璃层，玻璃层上布满了间隔排列的非晶硅(a-Si)微条。只有一部分阳光被 PV 层吸收用于发电，其余部分则传输到其下方 4 毫米厚的水层中。两根黄铜管用作水的进出闸门，两个聚碳酸酯框架用于夹住一层标准低铁玻璃层。
测试于 2021 年 7 月 16 日至 23 日在伦敦屋顶上进行，当时测量到的最高环境温度为 34 C，中午太阳辐照度约为 1,100 W m−2。该装置在 30°、60° 和 90° 的倾斜角下进行了测试，并将其性能与缺少 PV 组件的太阳能热窗 (STW) 参考模块的性能进行了比较。后者与 PVTW 相同，只是用玻璃层代替了 PV 层，从而产生了两层玻璃。
测试表明，PVTW系统可实现3.6%的电效率和17.6%的热效率。
“PVTW 在 30° 倾斜度下实现了 3.6% 的发电效率和 10.7% 的产热效率。能够产生约 50 C 的热水使其适合家庭使用，而其发电量则支持建筑物的能源需求，”该团队指出。“将 PVTW 的倾斜角度从 30° 调整到 90° 表明了方向对系统性能的重要性，可以观察到输出温度和热效率的变化。”
也就是说，在倾斜度为 90° 时，PVTW 系统的电力效率为 3.3%，热效率为 17.6%，最高出水温度约为 42 摄氏度。“与独立的 STW 相比，PVTW 不仅提供更高温度的热水，而且热效率绝对提高了 10%，同时还能发电，”他们补充道。
“为了了解 PVTW 在满足建筑物热能需求方面的潜在影响，我们可以估算出满足英国伦敦一栋典型的三居室联排房屋的热水需求所需的 PVTW 表面，该房屋由 2 名成人和 2 名儿童居住，”学者们表示。“使用能量平衡，总 PVTW 表面不超过 1.2 平方米，倾斜度为 30°，即可立即满足这一需求。假设系统更宽，带有热水储水箱，我们估计总 PVTW 表面约为 2.8 平方米，倾斜度相同，即可满足整个日常需求，而无需备用锅炉。”
所提出的系统发表在《先进科学》杂志上，题为《用于协同光管理、发电和供热的建筑一体化混合光伏-热能 (PV-T) 窗》 。这项研究由英国伦敦帝国理工学院和德国卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员进行。
