透明太阳能电池,为清洁能源的未来打开了扇窗

发布日期：2021-01-11 浏览次数：30

　　成《巴黎气候协定》五年后，所有人的目光都聚焦在通往无碳未来道路上的进步。该目标的关键部分涉及从化石燃料到可再生能源（例如太阳，水，风和波浪能）的能源转换。其中，太阳能直是地球上可靠，丰富的能源，在科学界直寄予厚望。在近的几十年中，太阳能电池已经变得更便宜，更高效且对环境友好。然而，当前的太阳能电池往往是不透明的，这限制了它们在屋顶和偏远的太阳能农场中的排列，从而阻止了它们的广泛使用和融入日常材料中。

　　但是，如果下代太阳能电池板可以集成到窗户，建筑物甚至手机屏幕上怎么办？这是韩国仁川国立大学电气工程系的Joondong Kim教授的希望。在近发表在《电源杂志》上的项研究中，他和他的同事详细介绍了他们的新发明：种完全透明的太阳能电池。金教授说：“透明光伏电池的独特功能可能在人类技术中有多种应用。”

　　透明太阳能电池的想法是众所周知的，但是科学能够将这种想法付诸实践的这种新颖应用是项至关重要的新发现。目前，使太阳能电池不透明的材料是半导体层，即负责捕获光并将其转换为电流的材料。因此，金教授和他的同事研究了两种潜在的半导体材料，这些材料被前的研究人员认为具有理想的性能。

　　是二氧化钛（TiO 2），这是种众所周知的半导体，已经广泛用于制造太阳能电池。TiO 2 不仅具有出色的电性能，而且还是种环保且无毒的材料。这种材料吸收紫外线（肉眼不可见的部分光谱），同时让大部分可见光通过。研究中用于形成该结的第二种材料是氧化镍（NiO），这是另种已知具有高光学透明性的半导体。由于镍是地球上雾气丰富的元素之，并且其氧化物可以在较低的工业温度下轻松制造，因此，NiO也是制造环保电池的好材料。

　　研究人员准备的太阳能电池由玻璃基板和金属氧化物电组成，在其上沉积了半导体的薄层（是TiO 2，然后是NiO），后沉积了银纳米线，另个电池中的电。他们进行了几次测试，以评估该设备对光的吸收和透射率，以及其作为太阳能电池的有效性。

　　他们的发现令人鼓舞；功率转换效率为2.1％，该电池的性能相当不错，因为它仅针对光谱的小部分。该电池还具有高响应性，可以在弱光条件下工作。此外，超过57％的可见光透过了电池层，使电池具有透明的外观。在实验的后部分，研究人员演示了如何将其设备用于为小型电动机供电。“尽管这种创新型太阳能电池仍处于起步阶段，但我们的研究结果强烈表明，通过优化电池的光学和电学性质，透明光伏电池有可能进步改善，”金教授说。

　　既然他们已经证明了透明太阳能电池的实用性，他们希望在不久的将来进步提高其效率。只有进步的研究才能确定它们是否确实将成为现实，但是就所有意图和目的而言，这项新技术都为清洁能源的未来打开了扇窗。