窗戶用透明太陽能電池板效率達到創紀錄的 8%

密西根大學研究人員領導的一個團隊離作為能源自給的摩天大樓更近了一步，為彩色中性透明太陽能電池創造了新的效率記錄。

該隊取得 8.1% 的效率和 43.3% 透明度 使用有機或碳基設計，而不是傳統的矽。雖然電池有輕微的綠色，但它們更像太陽鏡和車窗的灰色。

「窗戶位於每棟建築的正面，是有機太陽能電池，因為他們提供了矽不能提供的東西，這是非常高效率和非常高的可見透明度，」彼得 · 阿勒斯特-弗蘭肯傑出大學工程教授和保羅 · G及領導這項研究的Goebel工程教授。

具有玻璃外牆的建築物通常在其上具有塗層，其反射和吸收光譜的可見光和紅外部分中的一些光，以降低建築物內部的亮度和加熱。透明太陽能電池板可以用它來滿足建築的電力需求，而不是浪費掉這些能量。一些現有窗戶的透明度與《福裡斯特集團》雜誌上報導的太陽能電池的透明度相似。

「我們開發的新材料和我們製造的設備的結構必須平衡多種權衡，以提供良好的陽光吸收、高電壓、高電流，低電阻和顏色中性透明度同時存在，」 電氣工程和計算機科學助理研究科學家李永喜說。

這種新材料是有機分子的組合，被設計成在可見光中透明，在近紅外中吸收，近紅外是光譜中不可見的一部分，佔陽光中的大部分能量。此外，研究人員開發了光學塗層來增強從紅外光和可見範圍內的透明度-通常相互競爭的兩種品質。

該裝置的顏色中性版本是用氧化銦錫電極製成的。銀電極將效率提高到 10.8%，與 45.8%透明度.然而，該版本的略帶綠色的色調在某些窗戶中可能不可接受。

透明太陽能電池是通過它們的光利用效率來測量的，它描述了來自光的能量窗戶可用作電或內部透射光。上一個透明太陽能電池具有大約 2-3% 的光利用效率，但氧化銦錫電池的額定功率為 3.5% 和銀版的光利用效率為 5%。

這兩個版本都可以大規模製造，使用比其他透明太陽能電池毒性更小的材料。透明的有機太陽能電池也可以為當地緯度定製，利用當太陽光線以垂直角度照射它們時它們最有效的係數。它們可以放置在雙層玻璃窗的窗格之間。

福雷斯特和他的團隊正在對這項技術進行幾項改進，下一個目標是達到光利用效率 7%，並將電池壽命延長至約 10 年。他們還在調查在新的和現有的建築中安裝透明太陽能電池窗戶的經濟性。

這項研究發表在美國國家科學院院刊在文章 「顏色-中性，半透明有機光伏」 中，由Forrest，Li和同事夏果，鄭興鵬，博寧Qu，Hongping Yan，Harald Ade和Maojie Zhang。該團隊包括北卡羅來納州立大學、中國東吳大學和SLAC國家加速器實驗室的研究人員。