近日，密歇根大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出新的透明太陽(yáng)能電池能效紀(jì)錄，這使摩天大樓玻璃幕墻化身為自身能源來(lái)源的夢(mèng)想又向現(xiàn)實(shí)中邁進(jìn)了一步。

這種新型透明太陽(yáng)能電池采用的是有機(jī)或碳基設(shè)計(jì)，而不再使用傳統(tǒng)的硅材料，它實(shí)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(huì)呈現(xiàn)輕微的綠色，但它還是透明的，只是更像太陽(yáng)鏡和汽車窗戶的灰色。
使用有機(jī)材料，可根據(jù)緯度定制

試想一下，在未來(lái)，摩天大樓身披光伏玻璃電池，當(dāng)陽(yáng)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(yáng)能電池的進(jìn)步可使太陽(yáng)能總體上更具成本效益，因?yàn)檫@項(xiàng)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(chǎng)上大多數(shù)太陽(yáng)能窗是由無(wú)機(jī)硅基材料制成的，相比之下，新研究出的太陽(yáng)能窗是由有機(jī)、碳基和氫基材料制成的。

“與無(wú)機(jī)材料相比，有機(jī)材料有不少優(yōu)點(diǎn)。比如硅材料很重，而有機(jī)材料密度很低，重量很輕。”李永喜說(shuō)。

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(yáng)能電池可以利用這些能源來(lái)減少摩天大樓內(nèi)的電力需求。

這種新材料被設(shè)計(jì)成在可見(jiàn)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(jiàn)部分，占太陽(yáng)光能的很大一部分。此外，研究人員還開(kāi)發(fā)了光學(xué)涂層，以提高紅外光產(chǎn)生的能量和可見(jiàn)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(guò)，后者略帶綠色的基調(diào)在某些應(yīng)用場(chǎng)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(yáng)能電池的毒性更小。這種透明太陽(yáng)能電池還可以根據(jù)所在地的緯度進(jìn)行定制，因?yàn)楫?dāng)太陽(yáng)光以垂直角度照射它們時(shí)，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(mèng)幻”還是大肆炒作?

盡管李永喜和他的團(tuán)隊(duì)已實(shí)現(xiàn)了惠勒所說(shuō)的“奇妙”的效率和透明度，但也有人質(zhì)疑市場(chǎng)上是否已有達(dá)到類似里程碑高度的太陽(yáng)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_(kāi)發(fā)了一種轉(zhuǎn)換效率為9.8%、透明度為38.3%的透明太陽(yáng)能電池“要注意的是，這不是破紀(jì)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(shuō)。

彭博新能源財(cái)經(jīng)太陽(yáng)能團(tuán)隊(duì)的能源專家王曉婷(音譯)也同樣質(zhì)疑研究這種有機(jī)太陽(yáng)能窗的重要性。王曉婷說(shuō)，盡管與其他有機(jī)模式相比，有機(jī)光伏似乎是節(jié)能的，但有機(jī)光伏通常在所有可用的光伏產(chǎn)品中性能最差。

惠勒說(shuō)，所有透明太陽(yáng)能窗，無(wú)論是有機(jī)的還是無(wú)機(jī)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(yáng)能電池板相比，太陽(yáng)能窗在使用壽命結(jié)束后更換的成本可能會(huì)非常高。

惠勒說(shuō)：“如果要使用太陽(yáng)能玻璃電池來(lái)裝飾某個(gè)摩天大樓的整個(gè)立面，你最好確保它能使用很長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)楦鼡Q這個(gè)巨型太陽(yáng)能電池板將是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。”