近日，密歇根大學研究團隊創造出新的透明太陽能電池能效紀錄，這使摩天大樓玻璃幕墻化身為自身能源來源的夢想又向現實中邁進了一步。
這種新型透明太陽能電池采用的是有機或碳基設計，而不再使用傳統的硅材料，它實現了8.1%的轉換效率和43.3%的透光率。雖然這種電池會呈現輕微的綠色，但它還是透明的，只是更像太陽鏡和汽車窗戶的灰色。
使用有機材料，可根據緯度定制
試想一下，在未來，摩天大樓身披光伏玻璃電池，當陽光照耀到光伏玻璃上，光線轉化成電流，電流匯聚到掌控室，再為整座大樓提供電力。
顯然，這種透明太陽能電池的進步可使太陽能總體上更具成本效益，因為這項研究將光伏中的玻璃成本，也就是光伏組件中最昂貴的部分與在建筑物中安裝窗戶的成本結合在一起。
密歇根大學助理研究科學家李永喜(音譯)表示，如今市場上大多數太陽能窗是由無機硅基材料制成的，相比之下，新研究出的太陽能窗是由有機、碳基和氫基材料制成的。
“與無機材料相比，有機材料有不少優點。比如硅材料很重，而有機材料密度很低，重量很輕。”李永喜說。
摩天大樓的玻璃幕墻通常有一層涂層，可以反射和吸收光譜中的光區和近紅外區的部分光線，以此降低亮度和建筑內熱量。而透明太陽能電池可以利用這些能源來減少摩天大樓內的電力需求。
這種新材料被設計成在可見光中透明，在近紅外區吸收能量。近紅外區是光譜中的不可見部分，占太陽光能的很大一部分。此外，研究人員還開發了光學涂層，以提高紅外光產生的能量和可見光范圍內的透明度。
這種透明玻璃電池的中性色版本是用氧化銦錫電極制成的。若使用銀電極，可將轉換效率提高到10.8%，透明度提高到45.8%。不過，后者略帶綠色的基調在某些應用場景中可能不被接受。
目前上述兩種版本都可以大規模生產，使用的材料比其他透明太陽能電池的毒性更小。這種透明太陽能電池還可以根據所在地的緯度進行定制，因為當太陽光以垂直角度照射它們時，它們的效率最高。該電池可以被放置在雙層玻璃窗之間。
到底是“夢幻”還是大肆炒作?
盡管李永喜和他的團隊已實現了惠勒所說的“奇妙”的效率和透明度，但也有人質疑市場上是否已有達到類似里程碑高度的太陽能窗。例如，總部位于硅谷的科技初創公司Ubi-uousEnergyInc.表示，他們去年開發了一種轉換效率為9.8%、透明度為38.3%的透明太陽能電池“要注意的是，這不是破紀錄的表現。”該公司聯合創始人、密歇根州立大學教授理查德·倫特在一封電子郵件中說。
彭博新能源財經太陽能團隊的能源專家王曉婷(音譯)也同樣質疑研究這種有機太陽能窗的重要性。王曉婷說，盡管與其他有機模式相比，有機光伏似乎是節能的，但有機光伏通常在所有可用的光伏產品中性能最差。
惠勒說，所有透明太陽能窗，無論是有機的還是無機的，在耐用性方面仍然需要克服很多限制。比如，與更換不透明的屋頂太陽能電池板相比，太陽能窗在使用壽命結束后更換的成本可能會非常高。
惠勒說：“如果要使用太陽能玻璃電池來裝飾某個摩天大樓的整個立面，你最好確保它能使用很長時間，因為更換這個巨型太陽能電池板將是一項巨大的挑戰。”
