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工业之美|装上这块透明太阳能电池,你家窗户也能发电

澳洲啦 澳洲新闻 2020-09-28 03:13:41 50 0 澳洲新闻

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记者 | 徐宁

编辑 |

半透明太阳能电池研究取得了突破,未来你家的窗户也能发电了。

据《Nano Energy》杂志4月22日消息,澳大利亚ARC激子科学中心和莫纳什大学(Monash University)教授杰克·杰森(Jacek Jasieniak)带领的研究团队,研制出了半透明的钙钛矿太阳能电池。

这种电池在产生电能的同时,还可以让光通过。目前,该研究团队正在探索如何将这项新技术与澳大利亚最大的玻璃制造商Viridian Glass的商用产品结合起来。

若把这一太阳能电池板嵌入窗户,窗户即可改造成为一个自主发电机。这将给电力、建筑、城市规划等行业带来革命性的变化。

据外媒工程网(The Engineer)报道,该钙钛矿太阳能电池窗户的颜色与市场上的玻璃窗一样,每平方米一天约能产生140瓦左右的电能。

这意味着,两平方米钙钛矿太阳能电池窗户产生的电量,与一块标准的屋顶光伏板一样多。

工程网报道称,杰克教授表示,目前标准屋顶光伏组件的电能转换效率在15%-20%之间,这种钙钛矿太阳能电池的转换效率为17%,但它能透射10%以上的入射光。

半透明钙钛矿太阳能电池。图片来源:莫纳什大学

钙钛矿是指一类陶瓷氧化物。钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构,广泛应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料等诸多领域。

2009年,日本桐荫横滨大学教授宫坂力首次将钙钛矿材料碘化铅甲胺和溴化铅甲胺作为新型光敏化剂,制备出第一个钙钛矿太阳能电池。

随着太阳能电池的不断发展,半透明的钙钛矿太阳能电池成为科学家们重点研究的方向之一。

此前,半透明的钙钛矿太阳能电池产品通常存在效率低、不稳定、成本高等缺陷。

这是因为常用的钙钛矿太阳能电池组件,多采用一种叫做Spiro-OMeTAD的材料来作为空穴传输材料。这一材料使用时间较长后,会形成一种水性涂层,从而影响电池的稳定性。

钙钛矿太阳能电池。图片来源:谷歌图片

杰克带领的研究团队则采用了一种可以制成聚合物的有机半导体,来代替传统的空穴传输材料,从而解决了上述问题。

工程网报道称,该项目的研究人员张秋雨(Jae Choul Yu)博士称,这是一个重大的科学进步,但预计这项技术距离商业化和规模化应用还需要十年的时间。

张秋雨表示,下一步,研究人员准备将钙钛矿太阳能电池和普通光伏电池组件进行串联,即把钙钛矿太阳能电池作为底层,普通光伏电池组件作为顶层,以进一步提高电池的电能转换效率。

除了用于制造窗户,半透明的太阳能电池还能用于建造温室大棚。

据工程网报道,北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University)研究人员发明的一款有机半透明太阳能电池(OSC),可以只吸收特定波长的光。

采用有机半透明太阳能电池的温室模型。图片来源:北卡罗莱纳州立大学

该项目研究人员布伦丹·奥康纳(Brendan O’Connor)表示,这是建造温室大棚屋顶的理想材料,因为它可以让植物所需的大部分光线通过,以进行光合作用,同时又能利用太阳能进行发电,创造温室所需的能量。

经研究人员测试,在阳光明媚的亚利桑那州,有机半透明太阳能电池仅阻挡了植物10%所需的光线,就能收获足够的能量来满足温室所需的能源。

去年12月,来自韩国的研究团队也发明了一种有效且廉价的方法,可以使硅晶片太阳能电池变得半透明。

半透明硅晶片太阳能电池。图片来源:蔚山国家科学技术研究所

据《科学日报》(Science Daily)报道,蔚山国家科学技术研究所(UNIST)徐光勇(Kwanyong Seo)与韩国大学的李承宇(Seungwoo Lee),在太阳能电池板上钻出一堆小小的孔。

这些小孔直径约100微米,且空间的间距小于人眼的最小角度分辨率,即人用肉眼并不能直接看到这些小孔。经过特定的排列组合,光可以穿过这些小孔。

经测试,这一半透明的硅晶片太阳能电池,可以穿透约20%的光,电能转换效率达12.2%。

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