最近，从地球环境问题以及有效利用能源的观点出发，自然循环能，特别是太阳能又重新引起了人们重视。自从人类在地球上开始生活以来，利用太阳能的方式就存在着有源的和无源的两种。前者是指先把太阳能转换为利用方便的能量后加以利用的方法，后者是指，通过对射入于室内的太阳能的量及方向的控制，减少冷暖气设备或照明的耗能量，从而达到最有效的利用太阳能（包括光）的目的。
现在利用无源的代表例有：古典式的和利用现代建筑技术的。古典式的有，建筑物朝南的、盖房檐，建厚土墙仓库，开百叶窗等。利用现代建筑技术的，如附设积蓄吸收的阳光与热量的温室，还有提高建筑物的绝热性能，使储热不易流走。
最近，叫做“无源太阳能”〔Passive Solar〕元件这种新概念已引起了日美欧科学家的普遍关注。开发和研究这种元件的目的在于，想利用高新科技更能有效的利用自然循环能，特别是太阳能。
如果在窗、墙、地板以及屋顶内装上无源元件，就能控制太阳能透射量或促进或控制室内的热放射量。如果这些无源元件能有效地进行控制，就可减轻冷气设备的负荷，也可减轻利用太阳光的暖气设备的负荷，还能实现高效率的照明。
如果无源元件能发挥上述的作用，在太阳能冷暖气系统中的太阳能集热器的体积或冷冻机的容量等都可大大缩小、这为引进有源太阳能系统〔active solar system〕创造了条件，也为大楼或住宅的辅机电力等引进太阳熊电池提供了方便。这也加速了有源的和无源的太阳能的复合化，也有可能实现太阳能的最佳混合。
利用无源太阳解元件能大量节能
在大楼或住宅系统的窗、地板或墙壁等构件里使用无源太阳能元件时，耗能量可大幅度减少。一般说来，玻璃材料的导热率约为12（w/mk），3 mm厚的普通玻璃的总导热系数为5，6（w/m2k）普通的窗玻璃是热损失最大的建筑部位之一。
据说从窗玻璃损失的热量约占一般住宅的全部热损失量的30%。假定底面积为48×48 m2的10层（地面上高35 m）商业大楼的窗面积占大楼总面积的50%，从窗流入的热量，以东京的气候条件来说，约占全部的热流入量的47.1%。
因此，如果把调光元件，低放射率元件，透明绝热材料等作为窗材料使用时，把冷暖气设备及照明用负荷减少25~50%是可能的。如果利用无源太阳能系统，就能使家庭用耗能量的约29%，业务用的约22%可由太阳能代替。如果利用无源系统在日本全国能普及到50%，那就有可能由无源太阳能系统供给的能量约占全国总需求能量的3.2%。
另一方面，若用有源太阳能向冷暖气设备或供热水系统或由太阳电池给辅机供给动力都能实现复合化时，家庭用的约60~67%，业务用的约25~28%的能量可利用太阳能。如果全国利用有源太阳能可普及到50%，那么利用有源的和无源的这两种太阳能供给的能量就大约相当于全国总需求能量的6~8%。
现在，太阳能给太阳能温水器或强迫循环式的供热水系统供给的能量约占全国需求总能量的0.2~0.3%。可见，新的无源太阳能系统本身的效率及其波及效果是相当可观的。
靠无源元件来被动地利用太阳能的另一个特点是，对峰值功率的缓和能起一定作用，例如，若使用调光元件等，就能使冷气设备在夏季白天时间用的负荷大为减少。这有助于抑制夏天峰值功率的增大，还能使最近商业大厦引进的高速换气空调系统的体积缩小。
如果，太阳能对日本需求能量的那些部分能大量供给，总有一天可能会出现太阳能都市。这种都市的住宅或大楼群是利用引进的新的无源太阳能系统或无源和有源混合的系统。这种元件具有推进住宅或大楼用能量的自给（代替）和建立舒适环境的优点。从环保观点看，它们是未来的重要材料，随着材料技术的不断进步，开发这些新元件的可能性很大。
有色原的调光元件
当受到外来的物理刺激而发生可逆的变色（光透过率）现象一般叫着色异常〔chromism〕，把会发生变色现象的材料就统称为色原〔chromogenic〕材料。根据引起变色的原因是，热、光、电子照射，外加电压（注入电流）等不同，分别叫做热致变色、光致变色、电子致变色、电致变色等材料，它们都有可能成为调光元件。
因现在对射入室内的阳光（热）可以注意加以控制，最好选择有电致变色性的作为窗的材料，它既好用且还可降低冷暖气设备及照明的负荷。
塞尔科夫斯基〔selkowski〕在商业大楼的窗用了热致变色的，光致变色的及电致变色的调光玻璃和用了透明玻璃、磨玻璃（暗玻璃）及热线反射玻璃，并作了对冷气设备和照明负荷的可能值范围作了比较。
“宿谷”等人在东京的气候条件下所作的模拟试验结果表明：（1）冷气设备的负荷降低到用一般玻璃同百叶窗组合的170%。（2）通过对电致变色器件〔EC device〕的有效控制，就可大幅度减少白天照明用电力的消耗。（3）如果把低放射率膜配置在朝着室内一边时，就能使暖气设备的负荷降低到用一般玻璃同百叶窗组合的约50%。总之，EC器件（设备）作为一种无源元件可取得很大的效果。
调光用EC器件的基本结构。在透明电极间存在着，EC材料、离子导电体（电解质）以及层叠的对向电极的结构，把整个器件（装置）蒙在窗材料的表面。现在ITO膜是最普遍使用的一般材料，具有很强的反射红外光的性质。
但从现状看，使用的是蒙在玻璃表面的透明电极，结果就变成用玻璃把EC器件分为多层的结构_以其稳定性和使用方便考虑，作为窗材料用的调光元件最好还是采用全无机固体元件。
能够显示EC的无机系材料几乎都是属于过渡金属氧化物。它虽具有稳定性好的优点，但其色调要差一些，色种也不多。因在非晶形状态时，结构中缝隙多，离子的移动就很容易发生，所以，可显示出有很好的着色或褪色特性。
现将举一些变色的代表例如下。
导电属于n型的，如WO3、MoO3、V2O5、TiO2、Nb2O5等的，因氧气不足，着色是照下面那样在电子参与的阴极发生的反应。褪色是相反地靠阳极的反应（氧化）进行的。
Moy+xA++xe-1=AxMOy （A+：H+、Li+、Na+、Ag+） （1）
与此相反，导电属于P型的，如lrox，lr（OH）x，Cr2O5，NiOx等的，着色是照下面那样空穴的阳极中发生反应的。
MOy+xA-1+xh+=AxMOy （A-=F-1，CN-，OH-/H+） （2）
在（1）式和（2）式中，M是金属原子，e-是电子，h+是空穴。通常x在o<x<1范围。例如以从无色透明体变化为浅蓝色的WO3时的着色和褪色时的例子来说，从具有高分解功能的低速能量电子损失分光仪器等取得的电子结构分析看，变色是通过电解液（实验时用的是硫酸）和外加电压后，因为电子和质子（H）就被双重注入，在膜里就形成了叫做〔HxWO3〕的钨青铜的缘故。x值是根据膜中的不同位置而取不同的值。
关于调光器件的EC材料的课题有：（1）着色和褪色时的光透过及反射的变化大。包括可视光域和近红外线域。（2）变色及光透过度变化的可逆性好。（3）低的激励电压（小电荷注入量）就可得到大的光透过及反射的变化（即着色效率高）。（4）不会出现次要（第二位）的反应，对于重复不断出现的可逆反应的寿命长。
在种类繁多的EC材料中，现在对n型中，着色效率高的同WO3有关的约50种材料正在进行研究n但包括色调问题（据说欧美人不那么喜欢蓝色）在内，从各种观点看，不可轻易地把WO3视为最佳材料。
从开发材料的观点看，调光器件应是透明导电体，电解质也要薄膜化，为此，关于包括探索这种材料在内的研究以及创立薄膜技术的研究都是必不可少的特别昜离效率的无机系透明电解质的薄膜，化是相当难的技术课题。但是，从今后有广泛的应用价值考虑时，不仅可把玻璃材料而且还可把塑料系材料作为基底，还要考虑同聚合物系的透明导电膜或电解质组合-聚合体化也是很重要。
对于调光器件制品化问题，有待于解决的课题有：（1）为提高能量效率，EC同低反射率性等的功能复合化。（2）制品质量的均匀化。（3）确立包括大面积化的批量生产技术。（4）保证制品的长寿命化。（5）色调多样性化。（6）抑制成本。
最近，旭玻璃公司在世界上率先生产WO3与Li系糊状电解质组合的器件，并已商业化。在日本的阳光计划-太阳能研究计划中，新能源开发机构委托本研究所的研究开发课题是开发窗用的EC器件，计划5年，从1992年开始。预料全面解决这方面问题已为期不太远了。
[Science and Technology in Japan，1992年2月]