新紀錄！密西根大學打造無色透明太陽能電池：轉換效率達8.1%，透光率43.3%

由密西根大學(University of Michigan)研究人員領導的一個研究小組創造了無色透明太陽能電池的能效新紀錄，從而向摩天大樓提供能源的做法又邁進了一步。

該團隊使用有機的或碳基的設計，而不是傳統的矽材料，實現了8.1%的轉換效率和43.3%的透光率。雖然電池有輕微的綠色，但它們更像太陽鏡和汽車窗戶的灰色。

這項研究的主要領導者、Peter A. Franken傑出大學工程教授和Stephen Forrest表示，「每棟建築的表面都有窗戶，是安裝有機太陽能電池的理想位置。有機太陽能電池提供了矽無法提供的東西，這是超高效轉化和高透光率的結合。」

帶有玻璃外牆的建築通常有一層塗層，可以反射和吸收光譜中可見光和紅外部分的部分光線，以降低亮度和建築內部的熱量。透明的太陽能電池板可以利用這些能源來減少建築的電力需求，而不是將其浪費掉。Paul G. Goebel工程教授史蒂芬·福勒斯特（Stephen Forrest）的研究小組在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上報告說，一些現有窗戶的透明度與這種太陽能電池類似。該研究題為「Color-Neutral, Semitransparent Organic Photovoltaics」。

「我們開發的新材料和我們製造的設備結構，必須在多種權衡中取得平衡，以同時提供良好的陽光吸收、高電壓、大電流、低電阻和色中性透明度。」密西根大學電氣工程和計算機科學助理研究科學家Yongxi Li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，在近紅外中吸收能量。近紅外是光譜中不可見的部分，佔陽光能量的很大一部分。此外，研究人員開發了光學塗層，以提高紅外光產生的功率和可見範圍內的透明度——這兩種特性通常是相互抵消的。

該設備的色中性版本是由氧化銦錫電極製成的。結果顯示，若使用銀電極，可將轉換效率提高到10.8%，透明度提高到45.8%。但是，在某些場景的玻璃窗方案中，該版本的略帶綠色的色調可能會不被接受的。

透明太陽能電池是通過光能利用效率來測量的，光能利用效率描述了照射到窗戶上的光中有多少能以電能或透射光的形式在窗戶內部被利用。以前的透明太陽能電池光能利用效率僅為2-3%，而氧化銦錫電池的光能利用效率可達到3.5%，銀版的光能利用效率則可以達到5%。

這兩個版本都可以大規模生產，使用的材料比其他透明太陽能電池的毒性更小。透明的有機太陽能電池也可以根據當地的緯度定製，因為當太陽光線以一個垂直的角度照射它們時，它們的效率最高。它們可以放置在雙層玻璃窗之間。

Forrest和他的團隊正在對該技術進行多項改進，下一個目標是達到7%的光利用率，並將電池壽命延長到10年左右。他們還在研究在新建和現有建築上安裝透明太陽能電池窗戶的經濟效益。

翻譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：https://scitechdaily.com/transparent-solar-panels-for-windows-hit-new-efficiency-record-could-help-enable-skyscrapers-to-serve-as-power-sources/