用于Windows的透明太阳能电池板效率达到创纪录的8%

密歇根大学(University Of Michigan)研究人员领导的一个研究小组创造了一项新的中性透明太阳能电池效率纪录，这离用作电源的摩天大楼又近了一步。

该团队使用有机或碳基设计，而不是传统的硅，实现了8.1%的效率和43.3%的透明度。虽然电池略带绿色，但它们更像太阳镜和车窗的灰色。

领导这项研究的彼得·A·弗兰肯杰出大学(Peter A.Franken)工程学教授、保罗·G·戈贝尔(Paul G.Goebel)工程学教授斯蒂芬·福雷斯特(Stephen Forrest)说，“每栋建筑表面的窗户都是放置有机太阳能电池的理想位置，因为它们提供了硅无法提供的东西，即非常高的效率和非常高的可见光透明度。”

有玻璃幕墙的建筑通常会有一层涂层，在可见光和红外部分反射和吸收一些光线，以降低建筑内部的亮度和热量。透明的太阳能电池板可以利用它来消耗建筑物的电力需求，而不是浪费这些能量。一些现有窗口的透明度与Forrest小组在“美国国家科学院院刊”上报告的太阳能电池的透明度相似。

电气工程和计算机科学助理研究科学家李永喜(音译)表示：“我们开发的新材料，以及我们建造的设备的结构，都必须平衡多种权衡，才能同时提供良好的阳光吸收、高电压、高电流、低电阻和色中性透明度，”电气工程和计算机科学的助理研究科学家李永喜(音译)说。

这种新材料是有机分子的组合，设计成在可见光下是透明的，在近红外下是吸收的，而近红外是光谱中不可见的一部分，占阳光能量的很大一部分。此外，研究人员开发了光学涂层，以提高红外线产生的能量和可见光范围内的透明度-这两个特性通常是相互竞争的。

该装置的色中性版本是用铟锡氧化物电极制成的。银电极将效率提高到10.8%，透明度达到45.8%。但是，该版本略带绿色在某些Windows应用程序中可能是不可接受的。

透明太阳能电池是通过它们的光利用效率来衡量的，它描述了照射到窗户上的光有多少能量可以作为电能或作为透射光在内侧获得。以前的透明太阳能电池的光能利用率约为2-3%，但铟锡氧化物电池的额定光能利用率为3.5%，银色版本的光能利用率为5%。

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毒性更小。透明的有机太阳能电池也可以为当地纬度定制，利用了当太阳光以垂直角度照射它们时效率最高的事实。它们可以放在双层玻璃窗的玻璃之间。

Forrest和他的团队正在对这项技术进行几项改进，下一个目标是达到7%的光利用效率，并将电池寿命延长到大约10年。他们还在调查在新建和现有建筑中安装透明太阳能电池窗的经济性。

这项研究发表在美国国家科学院院刊上，由Forrest、Li和他的同事夏果、彭正兴、曲伯宁、严宏平、哈拉尔德·艾德和张茂杰在文章《颜色-中性，半透明有机光伏》中发表。该团队包括北卡罗来纳州立大学、中国苏州大学和SLAC国家加速器实验室的研究人员。

本材料基于美国能源部太阳能技术办公室以及海军研究办公室和通用显示公司支持的工作。

福雷斯特也是电气工程和计算机科学、材料科学和工程以及物理学的教授。