太阳能电池的突破暗示着窗户有一天会成为电源中心

这些面板已经安装在瑞士洛桑的瑞士科技会议中心
(图片来源:EPFL/Alain Herzog)

一组科学家取得了一项技术突破:一种效率更高的透明太阳能电池,这使家用能源窗户离成为英国家庭的现实又近了一步。

特斯拉已经推出了新的太阳能屋顶面板技术,类似于标准的屋顶瓦片,这些透明的太阳能电池标志着我们家的外部又向绿色发电机迈进了一步。

密歇根州立大学的研究人员甚至声称,两者的结合有可能在未来为我们的家庭提供100%的电力。

而透明的太阳能电池板这些已经存在的新型透明太阳能电池可能会推动它成为主流技术。研究人员称,它可以安装在窗户、温室、玻璃幕墙上,也可能安装在平板电脑和手机等消费电子产品上。

下面是你需要知道的关于透明太阳能电池技术的一切。

什么是新的透明太阳能电池?

来自瑞士洛桑École理工学院的一个研究小组在一种名为DSC的透明太阳能电池的效率方面取得了突破。

这种透明太阳能电池利用光敏剂染料分子从整个光谱中收集光线,由于效率低下,目前尚未用于英国使用的“标准”太阳能电池板。

介观染料敏化太阳能电池(dsc)通过光敏剂将光转化为电——光敏剂由染料化合物组成,吸收光并将电子注入一组氧化物纳米晶体中,然后将其收集为电流。

电池通过将电子从光敏剂移动到像设备或存储单元这样的电输出端来产生电能。

然而,虽然它们已经被用于天窗、温室和玻璃幕墙,比如装饰瑞士科技会议中心的玻璃幕墙,但它们之前的低效率迄今为止使它们的应用受到限制。(瑞士洛桑的瑞士科技会议中心(swistech Convention Center)已经安装了355块透明面板,发电量达到了可观的2000千瓦时。)

有了这一突破,这种情况现在可能就要改变了。

屋顶上的太阳能光伏板

dsc的工作原理与“常规”太阳能电池板中的材料不同 (图片来源:Future/David Hilton)

这些太阳能电池与“普通”太阳能电池板有何不同?

DSCs太阳能电池是在20世纪90年代由科学家布莱恩·奥雷根(Brian O'Regan)和EPFL教授迈克尔·Grätzel发明的,并以后者的名字Grätzel cells命名。

然而,它们的低效率意味着它们的商业用途是有限的,人们更倾向于使用晶体硅太阳能电池太阳能光伏面板。

现在,来自École洛桑理工学院的Grätzel和Anders Hagfeldt团队的科学家们已经开发出一种改进两种新型光敏剂染料分子包装的方法,以提高DSC的光伏性能。

利用这项新技术,该团队能够在标准的全球模拟阳光下首次开发出功率转换效率为15.2%的dsc,长期运行稳定性测试超过500小时。

通过将有源面积增加到2.8 cm2,在广泛的环境光强度范围内,功率转换效率跨越28.4% - 30.2%,并具有出色的稳定性。

作者写道:“我们的发现为高性能dsc的便捷获取铺平了道路,并为使用环境光作为能量源的低功耗电子设备的电源和电池替代提供了有希望的应用前景。”

利用太阳能电池板玻璃,太阳能收集系统将阳光转化为电能。然而,dsc的独特之处在于,它们让可见光通过,同时只吸收太阳光中不可见的紫外线和近红外波长,将其转化为可再生电力。

安装后,面板与传统窗户无法区分。

这项技术可以用于智能手机吗?

智能手机和其他消费技术有一天可能会由集成在设备屏幕上的隐形太阳能电池板供电。这意味着用户可以在外出时利用太阳能给手机充电。

去年,据报道,韩国仁川国立大学的一个研究小组提出,二氧化钛或氧化镍可以用来捕获光,并将其转化为电流,为手机供电。

Joondong Kim教授和他的同事说,氧化钛的生产能够吸收不可见的紫外线,同时让可见光范围通过,而氧化镍同样具有很高的光学透明度。

超过一半的可见光通过电池,使其具有透明效果,功率转换效率为2.1%,当您考虑到该技术仅针对光谱的一小部分以保持不可见时,这是很高的。

金教授表示:“虽然这种创新的太阳能电池仍处于起步阶段,但我们的研究结果强烈表明,通过优化电池的光学和电学性能,透明光伏电池有可能进一步改善。”

山姆·韦伯

山姆住在考文垂,做了近20年的新闻记者。他的作品曾在《镜报》、《太阳报》、《每日邮报》、《独立报》和世界各地的新闻媒体上刊登。作为一名文案,他为圣戈班、米其林、哈尔福德汽车中心、英国供暖和欧文工业工具等不同的客户撰写过文章。在疫情期间,他将一辆面包车改装成小型露营车,目前正计划将他的小屋改装成办公室和星球大战神社。