太阳能电池的突破预示着未来窗户将成为电力枢纽

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)

在英国,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,为家庭提供能源的窗户离成为现实又近了一步。

特斯拉已经推出了新的太阳能屋顶板技术,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的房屋外部成为绿色发电机的又一步。

密歇根州立大学的研究人员甚至声称,这两者的结合有可能在某一天为我们的家庭提供100%的电力。

而透明的太阳能电池板这种新型透明太阳能电池已经存在,可能会成为主流技术所需要的推动力。研究人员称,它可以安装在窗户、温室、玻璃上façades,也可能安装在平板电脑和手机等消费电子产品上。

以下是关于透明太阳能电池技术你需要知道的一切。

新的透明太阳能电池是什么?

来自瑞士洛桑École Polytechnique Fédérale de Lausanne的一个团队在一种名为DSC的透明太阳能电池的效率方面取得了突破。

这种透明的太阳能电池,由于效率低,目前没有用于英国使用的“标准”太阳能电池板,它使用光敏剂染料分子从整个光谱中收集光。

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氧化纳米晶体阵列,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一样的电力输出来产生电力。

然而,尽管它们已经被用于天窗、温室以及瑞士科技会议中心(SwissTech Convention Center)的玻璃幕墙,但迄今为止,它们之前的低效率使其应用有限。(瑞士洛桑的瑞士科技会议中心已经安装了355块透明面板,可发电2000千瓦时。)

有了这一突破,这种情况可能即将改变。

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“常规”太阳能电池板有何不同?

dsc太阳能电池是由科学家布莱恩·奥里根和EPFL教授迈克尔·Grätzel在20世纪90年代发明的,采用了后者的名字——Grätzel电池。

然而,它们的低效率意味着它们的商业应用受到了限制,取而代之的是最常用的晶体硅太阳能电池太阳能光伏面板。

现在,来自Grätzel和École Polytechnique Fédérale de Lausanne的Anders Hagfeldt小组的科学家已经开发出一种改进两种新型光敏剂染料分子的包装方法,以增强DSC的光伏性能。

使用这项新技术,该团队首次能够在标准全球模拟阳光下开发出功率转换效率为15.2%的dsc,并对其进行了超过500小时的长期运行稳定性测试。

通过将有效面积增加到2.8 cm2,在广泛的环境光强度范围内,功率转换效率为28.4% - 30.2%,同时具有出色的稳定性。

作者写道:“我们的发现为方便获得高性能dsc铺平了道路,并为使用环境光作为能源的低功耗电子设备的电源和电池替代提供了广阔的应用前景。”

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,而只接收紫外线和近红外线中不可见的阳光波长,将其转化为可再生的电能。

一旦安装,面板与传统的窗户明显没有区别。

这项技术能被用来驱动智能手机吗?

有一天,智能手机和其他消费技术可能会由嵌入设备屏幕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为手机充电。

去年,据报道,韩国仁川国立大学的一个团队提出,可以用二氧化钛或氧化镍捕捉光线,并将其转化为电流,为手机供电。

Joondong Kim教授和他的同事们说,氧化钛的生产能够吸收不可见的紫外线,同时让可见光范围穿过它,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%,考虑到该技术仅针对光谱的一小部分以保持隐形,这已经很高了。

金教授说:“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特性,透明光伏电池有可能进一步改进。”

山姆住在考文垂,从事新闻记者工作近20年。他的作品曾出现在《镜报》、《太阳报》、《每日邮报》、《独立报》以及世界各地的新闻媒体上。作为一名文案,他曾为圣戈班、米其林、哈尔福德汽车中心、英国供暖公司和欧文工业工具公司等各种客户撰写过文章。疫情期间,他把一辆货车改装成了迷你露营车,目前正计划把自己的棚子改造成办公室和星球大战神社。