透明太陽能電池讓窗戶也能發電

2021-01-07 科技報告與資訊

近年來，太陽能電池的價格越來越便宜，效率越來越高，而且對環境也越來越友好。不過，由於現有的太陽能電池都是不透明的，所以只能局限在屋頂和專門的太陽能發電廠中使用，無法得到更廣泛的應用，也無法融入到日常產品中。

那麼，下一代太陽能電池板是否可以集成到窗戶、建築物，甚至手機屏幕上呢？最近發表在《Journal of Power Sources》上的一項研究中，韓國仁川國立大學的研究人員詳細介紹了他們的最新發明：一種完全透明的太陽能電池。

透明太陽能電池概念是眾所周知的，但將這一概念轉化為實踐是比較有難度的。目前，導致太陽能電池不透明的材料是半導體層，這些材料負責捕捉光並將其轉化為電流。因此，研究人員研究了兩種潛在的半導體材料，這兩種材料因其理想的特性而被以前的研究人員所發現。

第一種是二氧化鈦(TiO2)，這是一種已經廣泛用於製造太陽能電池的著名半導體。除了優異的電氣性能，TiO2還是一種環保無毒的材料。這種材料可以吸收紫外線，同時讓大部分可見光通過。為製造這種結而研究的第二種材料是氧化鎳(NiO)，這是另一種已知具有高光學透明度的半導體。由於鎳是地球上儲量豐富的元素之一，而且其氧化物很容易在工業低溫下製造，因此NiO也是製造環保電池的好材料。

研究人員製備的太陽能電池由玻璃基板和金屬氧化物電極組成，他們在玻璃基板上沉積了半導體的薄層(先是TiO2，然後是NiO)，最後塗上銀納米線，作為電池中的另一個電極。他們進行了多項測試，以評估該器件對光的吸收率和透射率，以及其作為太陽能電池的有效性。

該電池的功率轉換效率為2.1%，鑑於它只針對一小部分光譜，因此這一值也算不錯的。該電池的反應也很靈敏，在低光照條件下也能工作。此外，超過57%的可見光透過電池層，使電池具有透明的一面。在實驗的最後部分，研究人員展示了他們的裝置如何為小型電機供電。

雖然這種創新的太陽能電池還處於非常初級的階段，但研究結果表明，通過優化電池的光學和電學特性，透明光伏是有可能實現的。

論文標題為《Transparent photovoltaic cells and self-powered photodetectors by TiO2/NiO heterojunction》。

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