盖世汽车讯 据外媒报道，由伦敦大学学院（UCL）研究人员领导的一个国际团队开发出一种半透明太阳能电池，可安装在窗户上，高效地收集室内光和太阳能。

图片来源：伦敦大学学院

这项技术发表在期刊《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上，有望使建筑物在夜间、阴天以及晴天都能发电。

研究人员设计的太阳能窗户透光率仅为30%（普通玻璃的透光率可达80%或90%），同时还能从室内光中产生创纪录的能量，并高效地收集太阳能。

伦敦大学学院材料发现研究所的资深作者Mojtaba Abdi-Jalebi博士表示：“屋顶通常都安装太阳能电池板，但许多现代建筑的大面积窗户作为能源资源却尚未得到充分利用。在我们的研究中，我们证明了可以在保持窗户透明的同时，维持太阳能电池的效率，使光线能够透过。下一步是设计柔性太阳能电池，使其能够应用于曲面结构，例如碎片大厦或汽车上的窗户，以及非刚性表面，例如衣服或背包。我们还希望制造出比本次研究更大尺寸的太阳能电池。”

Mojtaba Abdi-Jalebi博士表示：“长远来看，我们的目标是让半透明光伏电池像窗膜一样易于集成。随着技术的成熟，这些器件有望发展成柔性薄膜，直接贴附在汽车玻璃、天窗和其他透明表面上，无需对结构进行重大改造即可产生清洁电力。”

论文第一作者、伦敦大学学院材料发现研究所博士生Siming Huang表示：“这项技术的另一个优势在于，它能阻挡部分阳光，其作用类似于有色玻璃，从而节省一部分用于建筑降温的能源。这在世界上的炎热地区尤为重要，因为这些地区空调消耗的能源比例很高。”

为轻盈透明而设计

该团队使用了一种名为钙钛矿的材料，这种材料越来越多地应用于户外太阳能电池板。与传统的硅基太阳能电池板不同，钙钛矿太阳能电池板具有利用室内光发电的潜力，因为其成分可以调整，从而更好地吸收室内光的特定波长。

研究人员利用计算机建模来确定太阳能电池中各层的最佳排列方式和厚度，以兼顾透明度和效率。

基于此建模，研究人员设计了一种厚度仅为185纳米（约为人类头发丝的五百分之一）的钙钛矿层——即吸收光的层。在典型的太阳能电池中，钙钛矿层的厚度是其三到四倍。

研究团队添加了一种分子（3-三氟甲基-1H-1,2,4-三唑），该分子可以减少钙钛矿中被称为“陷阱”的缺陷。这些缺陷会导致电子在能量被利用之前被困住。这种分子还有助于稳定钙钛矿晶体结构，防止其随时间推移而发生降解。

透明电极的突破

此外，研究人员还设计了一种透明电极。在钙钛矿太阳能电池中，电极（即电池中将电流导出的部分）通常由金制成，会阻挡光线。为了提高电极的透明度，研究团队在两层透明的氧化钼层之间夹了一层薄薄的金层，从而减少了反射，使光线能够穿过金层。

研究团队制造了一个30厘米x 30厘米的面板，发现这种太阳能电池可以将22%的室内强光（1000 勒克斯）以及14%的太阳光转化为电能。他们发现，在标准的加速耐久性测试中，该裸露器件在连续光照300小时后仍能保持80%的效率，表明其具有良好的长期稳定性。