透明太陽能電池可以帶來個性化能源的新時代

太陽能已經顯示出作為清潔能源的巨大潛力。現在，韓國的科學家提出了一種創新設計，用于開發高功率透明太陽能電池。這項創新是朝著離網生活實現可持續綠色未來目標邁出的一步。

如今，迫在眉睫的氣候變化危機要求從常規使用的化石燃料轉向高效的綠色能源。現在，研究人員討論了“個性化能源”的概念，這將使現場發電成為可能。例如，太陽能電池可能會集成到窗戶，車輛，手機屏幕和其他消費產品中。但是為此，方便且透明的太陽能電池板很重要。為此，科學家最近開發了“透明光伏”(TPV)器件，這是傳統太陽能電池的透明版本。與傳統的深色，不透明的太陽能電池(吸收可見光)不同，TPV使用落在紫外線(UV)范圍內的“不可見”光。

傳統的太陽能電池可以是“濕式”(基于溶液)或“干式”(由金屬氧化物半導體組成)。其中，干式太陽能電池比濕式太陽能電池略有優勢：它們更加可靠，環保且具有成本效益。此外，金屬氧化物非常適合利用紫外線。盡管如此，到目前為止，金屬氧化物TPV的潛力尚未得到充分挖掘。

為此，大韓民國仁川國立大學的研究人員提出了一種基于金屬氧化物的TPV器件的創新設計。他們開發了一種在兩個透明金屬氧化物半導體之間的超薄硅(Si)層，目的是開發一種高效的TPV器件。這些發現發表在《納米能源》(Nano Energy)的一項研究中，該研究于2020年8月10日在線提供(比2020年12月發行的原定最終出版物提前)。主持該研究的Joondong Kim教授解釋說：“我們的目標是通過在氧化鋅和氧化鎳之間嵌入一層非晶硅超薄膜，設計出一種高功率生產的透明太陽能電池。”

這種由硅膜組成的新穎設計具有三個主要優點。首先，它允許使用更長波長的光(與裸TPV相對)。其次，它可以有效收集光子。第三，它允許將帶電粒子更快地傳輸到電極。此外，即使在弱光條件下(例如，在陰天或雨天)，該設計也可能產生電能。科學家通過使用該設備操作風扇的直流電動機進一步證實了該設備的發電能力。

基于這些發現，研究團隊對這種新型TPV設計的現實適用性感到樂觀。金教授說：“我們希望將TPV設計的使用擴展到各種材料，從玻璃建筑物到移動設備，如電動汽車，智能手機和傳感器。” 此外，該團隊正準備通過使用創新材料(例如2-D半導體，金屬氧化物的納米晶體和硫化物半導體)將設計提高到一個新的水平。金教授說：“我們的研究對于可持續的綠色未來至關重要，尤其是要使無碳足跡或無碳足跡的清潔能源系統聯系起來。”