哈佛大學的研究人員開發出一種反向太陽能收集器，解決了可再生能源最持久的難題之一：在正確的時間獲得正確的能量。這種新裝置利用簡單的相變化，即水的蒸發和凝結，作為光學開關。這使得該設備能夠在夏季熱時被動切換到發電模式，並在冬季寒冷時提供直接的熱量，且無需任何傳感器、馬達或計算機芯片。
傳統太陽能技術被認為是僵化的。光伏（PV）板無論建築是否需要空調電力或已經在努力保持溫暖，均會持續產生電力。相對而言，太陽熱收集器即使在熱浪中也會繼續提供熱量。研究的主要作者拉斐爾·凱（Raphael Kay）表示，這種切換能力是根據季節性的建築需求進行調整，這些需求與溫度有關。通過使硬件對其環境作出反應，團隊創造出一種雙模收集器，能夠與人類需求保持一致。在夏季提供空調所需的電力，並在冬季提供直接的熱量。
這種裝置由簡單材料優雅地夾層組成，包括一個菲涅耳透鏡（Fresnel lens）、一個密封的水腔和一個PV電池。該系統根據水腔內水的狀態運行。當環境溫暖或炎熱時，水保持在蒸汽狀態，這創造出高折射率的不匹配，使得透鏡能夠將陽光直接聚焦到PV電池上以產生電力。當環境變冷時，水達到露點並轉變為液態凝結，這一物理變化減少了折射的不匹配，並削弱了透鏡的聚焦能力。光線不再直擊太陽能電池，而是繞過它進入建築內部，成為室內熱量。
在模擬波士頓氣候的實驗室測試中，該裝置能夠根據15°C（59°F）的露點自我調整輸出。在5月至10月期間，該設備優先產生電力，而在11月至4月期間則自動轉換為加熱模式。
這一性能的提升是顯著的。在加熱模式下，該系統將大約90%的入射陽光轉換為室內熱量。凱指出，這大約是傳統PV面板與電加熱器組合的五倍太陽能加熱產量。根據SEAS的材料科學教授喬安娜·艾森伯格（Joanna Aizenberg）的說法，這一可以層壓到天窗或外立面的組件，自然在炎熱的時期偏向電力，將在需求上升的熱帶地球上顯得尤為吸引。
儘管取得了突破，但陽光角度仍然是一個挑戰。因為目前這些單元是固定的，只有在特定時間內能最有效地聚焦光線。當陽光處於不理想的角度時，裝置會默認進入加熱模式。哈佛團隊目前正在研究擴展兩種模式的有效工作時間的策略，目標是創造可擴展、低成本的組件，能夠整合到溫室、車輛及辦公樓的玻璃中。
