該研究成果的論文發(fā)表在《自然光子學(xué)》(NaturePhotonics)期刊上。
今天的商業(yè)太陽能板大多由多晶硅太陽能電池組成,其優(yōu)點在于太陽能功率轉(zhuǎn)換效率高(約為15%),但也存在幾個難題,令其無法充分實現(xiàn)潛在價值。首先,它只吸收直射陽光,對于漫射光的吸收有限;其次,這種電池體積大、不透明且十分沉重,靈活性較差。
該圖展示了有機太陽能電池板操作 來源:光子科學(xué)研究所(ICFO)
雖然距有機太陽能電池技術(shù)問世已有三十年,但直到今天人們才開始關(guān)注該技術(shù),原因是它能夠降低生產(chǎn)成本。盡管有機電池的功效轉(zhuǎn)換效率不及多晶硅電池,但這些有機光伏電池更輕巧、更靈活(能夠適應(yīng)曲面),且對于低光度與非直射光也十分敏感,這使它成為了最引人矚目的光伏技術(shù)之一。除此之外,它可以用作半透明設(shè)備,如玻璃窗等,因此格外引人關(guān)注。
與其他光伏技術(shù)相似,只有通過不透明的設(shè)備,有機光伏方能實現(xiàn)最高效的功率轉(zhuǎn)換。為了將這些電池變得透明,金屬背電極厚度必須降至幾納米,如此一來,設(shè)備吸收太陽光的能力會大打折扣。
ICFO的研究人員已經(jīng)能夠?qū)胪该鞯碾姵厝谌牍庾泳w中,保證其功率轉(zhuǎn)換效率與不透明的電池設(shè)備相同。給電池添加額外光子晶體后,能夠增強電池對紅外線與紫外線的吸收率,達到56%。與此同時,保證了電池如玻璃板透明。效率與透明度的結(jié)合,讓這些電池成為光伏建筑一體化技術(shù)中的佼佼者。為了讓該電池與建筑外表自然融合,電池的顏色必須調(diào)整,而調(diào)整的方法便是簡單的改變光子晶體層的配置。
上述設(shè)備前景光明。歐洲最近批準(zhǔn)了一個名為SOLPROCELL1的項目,將由ICFO組織推動這些電池性能的研究,改善其穩(wěn)定性、使用壽命等。