韩国科学家研发透明光伏电池 未来或可“融入”窗户和手机屏幕

作者:光伏协会    浏览:6    发布时间:2021-1-12 11:20:49

透明太阳能电池并不是什么新鲜的概念,但由于其半导体层的材料问题,这一概念迟迟难以转化为实践。不过近日,韩国仁川国立大学的科学家通过将两种潜在的半导体材料相结合(二氧化钛和氧化镍),研发出了一种高效且透明的太阳能电池。

近年来,随着全球各国愈发关注气候问题、加速脱碳进程,太阳能电池也越来越受欢迎。不过,现有的太阳能电池都是不透明的,所以只能局限在屋顶和专门的太阳能发电厂中使用,无法得到更广泛的应用,例如融入到日常产品中。

那么,如果下一代太阳能电池是完全透明的,是否可以集成到窗户、建筑物,甚至手机屏幕上呢?韩国仁川国立大学电气工程系的Joondong Kim教授表示,“透明光伏电池的独特特性可以在人类技术上有各种各样的应用。”

目前,导致太阳能电池不透明的原因主要是半导体层的材料,这些材料负责捕捉光并将其转化为电流。因此,研究人员研究了两种潜在的半导体材料,这两种材料因其理想的特性,很早就被发现了。

第一种是二氧化钛(TiO2),这是一种已经广泛用于制造太阳能电池的著名半导体。除了优异的电气性能外,TiO2还是一种环保无毒的材料。这种材料可以吸收紫外线,同时让大部分可见光通过。第二种材料是氧化镍(NiO),这是另一种已知具有高光学透明度的半导体。由于镍是地球上储量丰富的元素之一,而且其氧化物很容易在工业低温下制造,因此NiO也是制造环保电池的好材料。

具体而言,上述太阳能电池由玻璃基板和金属氧化物电极组成,研究人员在玻璃基板上沉积了半导体的薄层(先是TiO2,然后是NiO),最后涂上银纳米线,作为电池中的另一个电极。他们进行了多项测试,以评估该器件对光的吸收率和透射率,以及其作为太阳能电池的有效性。

据研究,该电池的转换效率为2.1%,鉴于它只针对一小部分光谱,因此还算不错。该电池的反应也很灵敏,在低光照条件下也能工作。此外,有超过57%的可见光能透过电池层,使电池具有透明的一面。在实验的最后部分,研究人员还展示了该装置如何为小型电机供电。

尽管这种创新的太阳能电池还处于非常初级的阶段,但上述研究结果表明,通过优化电池的光学和电学特性,透明光伏电池是有可能实现的。