中性色透明太阳能电池能效创新高，摩天大楼电力实现部分自给自足

据报道，密歇根大学（University of Michigan）研究人员领导的一个研究团队近期创造了中性色透明太阳能电池的能效新纪录，使得摩天大楼的幕墙化身成为自身能源来源的想法又向现实迈进了一步。

据悉，该团队采用的是有机或碳基设计，而不是传统的硅材料，实现了8.1%的转换效率和43.3%的透光率。虽然该电池会呈现轻微的绿色，但它们更像太阳镜和汽车窗户的灰色。

这项研究的主要领导者、Peter A. Franken杰出大学工程教授和Paul G. Goebel工程教授Stephen Forrest表示，“每栋建筑的表面都有窗户，是有机太阳能电池的理想位置。有机太阳能电池提供了硅无法提供的东西，这是超高效转化和高透光率的结合。”

建筑物的玻璃幕墙通常都有一层涂层，可以反射和吸收光谱中光区和近红外区的部分光线，以降低亮度和建筑内部的热量。透明的太阳能电池板可以利用这些能源来减少建筑内的电力需求，而不将其浪费掉。Forrest的研究小组在美国国家科学院（National Academy of Sciences）院刊上刊登报告说，一些现有窗户的透明度与这种太阳能电池类似。

“我们开发的新材料以及我们制造的设备结构，必须权衡多方面因素，才能同时提供良好的阳光吸收、高电压、大电流、低电阻和中性色透明性，”电气工程和计算机科学助理研究科学家Yongxi Li说。

这种新材料是有机分子的组合，被设计成在可见光中透明，在近红外区中吸收能量。近红外区是光谱中不可见的部分，占阳光能量的很大一部分。此外，研究人员还开发了光学涂层，以提高红外光产生的能量和可见光范围内的透明度，而这两种性能通常是相悖的。

该设备的中性色版本是用氧化铟锡电极制成的。若使用银电极，可将转换效率提高到10.8%，透明度提高到45.8%。不过，该版本中略带绿色的基调在某些应用场景中可能是不被接受的。

从前，该类电池的光能利用率仅为约2-3%，但氧化铟锡电池的光能利用率为3.5%，而银版光能利用效率可以达到5%。光能利用率指的是，照射到窗户上的光中有多少能以电能或透射光的形式在窗户内部被利用。

这两个版本都可以大规模生产，使用的材料比其他透明太阳能电池的毒性更小。透明的有机太阳能电池还可以根据当地的纬度定制，因为当太阳光线以一个垂直的角度照射它们时，它们的效率最高。该电池可以被放置在双层玻璃窗之间。

Forrest和他的团队还在对该技术进行多项改进，下一个目标是达到7%的光利用率，并将电池寿命延长到10年左右。他们也在研究在新建和现有建筑上安装透明太阳能电池窗户的经济效益。