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透明太阳能玻璃电池能效创新高 大楼靠玻璃窗发电或成现实
2020-09-03 10:35作者:韩晓彤 来源:南方电网报 1738
近日,密歇根大学研究团队创造出新的透明太阳能电池能效纪录,这使摩天大楼玻璃幕墙化身为自身能源来源的梦想又向现实中迈进了一步。
 
这种新型透明太阳能电池采用的是有机或碳基设计,而不再使用传统的硅材料,它实现了8.1%的转换效率和43.3%的透光率。虽然这种电池会呈现轻微的绿色,但它还是透明的,只是更像太阳镜和汽车窗户的灰色。

透明太阳能玻璃电池

使用有机材料,可根据纬度定制
 
试想一下,在未来,摩天大楼身披光伏玻璃电池,当阳光照耀到光伏玻璃上,光线转化成电流,电流汇聚到掌控室,再为整座大楼提供电力。
 
显然,这种透明太阳能电池的进步可使太阳能总体上更具成本效益,因为这项研究将光伏中的玻璃成本,也就是光伏组件中最昂贵的部分与在建筑物中安装窗户的成本结合在一起。
 
密歇根大学助理研究科学家李永喜(音译)表示,如今市场上大多数太阳能窗是由无机硅基材料制成的,相比之下,新研究出的太阳能窗是由有机、碳基和氢基材料制成的。
 
“与无机材料相比,有机材料有不少优点。比如硅材料很重,而有机材料密度很低,重量很轻。”李永喜说。
 
摩天大楼的玻璃幕墙通常有一层涂层,可以反射和吸收光谱中的光区和近红外区的部分光线,以此降低亮度和建筑内热量。而透明太阳能电池可以利用这些能源来减少摩天大楼内的电力需求。
 
这种新材料被设计成在可见光中透明,在近红外区吸收能量。近红外区是光谱中的不可见部分,占太阳光能的很大一部分。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。
 
这种透明玻璃电池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,后者略带绿色的基调在某些应用场景中可能不被接受。
 
目前上述两种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。这种透明太阳能电池还可以根据所在地的纬度进行定制,因为当太阳光以垂直角度照射它们时,它们的效率最高。该电池可以被放置在双层玻璃窗之间。

到底是“梦幻”还是大肆炒作?
 
尽管李永喜和他的团队已实现了惠勒所说的“奇妙”的效率和透明度,但也有人质疑市场上是否已有达到类似里程碑高度的太阳能窗。例如,总部位于硅谷的科技初创公司Ubi-uousEnergyInc.表示,他们去年开发了一种转换效率为9.8%、透明度为38.3%的透明太阳能电池“要注意的是,这不是破纪录的表现。”该公司联合创始人、密歇根州立大学教授理查德·伦特在一封电子邮件中说。
 
彭博新能源财经太阳能团队的能源专家王晓婷(音译)也同样质疑研究这种有机太阳能窗的重要性。王晓婷说,尽管与其他有机模式相比,有机光伏似乎是节能的,但有机光伏通常在所有可用的光伏产品中性能最差。
 
惠勒说,所有透明太阳能窗,无论是有机的还是无机的,在耐用性方面仍然需要克服很多限制。比如,与更换不透明的屋顶太阳能电池板相比,太阳能窗在使用寿命结束后更换的成本可能会非常高。
 
惠勒说:“如果要使用太阳能玻璃电池来装饰某个摩天大楼的整个立面,你最好确保它能使用很长时间,因为更换这个巨型太阳能电池板将是一项巨大的挑战。”
 
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