近日，密歇根大學(xué)研究團隊創(chuàng)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(xiàn)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(shè)計，而不再使用傳統(tǒng)的硅材料，它實現(xiàn)了8.1%的轉(zhuǎn)換效率和43.3%的透光率。雖然這種電池會呈現(xiàn)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(jù)緯度定制
試想一下，在未來，摩天大樓身披光伏玻璃電池，當(dāng)陽光照耀到光伏玻璃上，光線轉(zhuǎn)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(jié)合在一起。
密歇根大學(xué)助理研究科學(xué)家李永喜(音譯)表示，如今市場上大多數(shù)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(yōu)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(qū)和近紅外區(qū)的部分光線，以此降低亮度和建筑內(nèi)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(nèi)的電力需求。
這種新材料被設(shè)計成在可見光中透明，在近紅外區(qū)吸收能量。近紅外區(qū)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(fā)了光學(xué)涂層，以提高紅外光產(chǎn)生的能量和可見光范圍內(nèi)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(zhuǎn)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(diào)在某些應(yīng)用場景中可能不被接受。
目前上述兩種版本都可以大規(guī)模生產(chǎn)，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(jù)所在地的緯度進行定制，因為當(dāng)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(xiàn)了惠勒所說的“奇妙”的效率和透明度，但也有人質(zhì)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(chuàng)公司Ubi-uousEnergyInc.表示，他們?nèi)ツ觊_發(fā)了一種轉(zhuǎn)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(xiàn)。”該公司聯(lián)合創(chuàng)始人、密歇根州立大學(xué)教授理查德·倫特在一封電子郵件中說。
彭博新能源財經(jīng)太陽能團隊的能源專家王曉婷(音譯)也同樣質(zhì)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(jié)能的，但有機光伏通常在所有可用的光伏產(chǎn)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(jié)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(zhàn)。”
