钜大LARGE | 点击量：643次 | 2021年12月17日
韩国教授发明全透明太阳能电池 转换效率突破2%
《巴黎气候协议》签署五年后，所有人的目光都集中在通往无碳未来的道路上。这一目标的一个关键部分涉及从化石燃料到可再生能源的能源转变，如太阳、水、风能和波浪能。其中，太阳能作为地球上最可靠、最丰富的能源，一直是科学界的最高希望。近几十年来，太阳能电池变得更便宜、更高效、更环保。然而，目前的太阳能电池往往是不透明的，这阻碍了它们的广泛使用和融入日常材料，限制了它们只能排列在屋顶和偏远的太阳能农场。
但如果下一代太阳能电池板可以集成到窗户、建筑物甚至手机屏幕上呢？这是韩国仁川国立大学电气工程系的金俊东教授的希望。在最近发表在《电源杂志》上的一项研究中，他和他的同事详细介绍了他们的最新发明：一种完全透明的太阳能电池。金教授说：“透明光伏电池的独特特性可以在人类技术中有多种应用。”
透明太阳能电池的想法是众所周知的，但科学家们能够将这一想法转化为实践的这一新应用是一个至关重要的新发现。目前，使太阳能电池不透明的材料是半导体层，负责捕获光并将其转化为电流。因此，Kim教授和他的同事们研究了两种潜在的半导体材料，这两种材料被先前的研究人员认为具有理想的性能。
首先是二氧化钛（TiO2），这是一种众所周知的半导体，已经广泛用于制造太阳能电池。二氧化钛除了具有优异的电性能外，还是一种环保无毒的材料。这种材料吸收紫外线（肉眼看不见的光谱的一部分），同时让大部分可见光透过。研究的第二种材料是氧化镍（NiO），另一种已知具有高光学透明度的半导体。由于镍是地球上丰富的元素之一，而且它的氧化物在较低的工业温度下很容易制造，所以NiO也是制造环保电池的好材料。
研究人员制备的太阳能电池由一个玻璃基板和一个金属氧化物电极组成，他们在上面沉积了薄层半导体（先是TiO2，然后是NiO）和最后一层银纳米线，充当电池中的另一个电极。他们进行了几项测试，以评估该设备的光吸收率和透射率，以及它作为太阳能电池的有效性。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
他们的发现是令人鼓舞的！这种电池的功率转换效率为2.1%，鉴于它只针对一小部分光谱，其性能相当不错。细胞也有很强的反应能力，在弱光条件下工作。此外，超过57%的可见光透过细胞层，使细胞具有这种透明的外观。在实验的最后一部分，研究人员展示了他们的设备是如何被用来驱动一个小马达的。虽然这种创新的太阳能电池仍处于初级阶段，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，透明光伏电池的进一步改进是可能的。
既然他们已经证明了透明太阳能电池的实用性，他们希望在不久的将来进一步提高其效率。只有进一步的研究才能判断它们是否真的会成为现实，但就所有的意图和目的而言，这项新技术为清洁能源的未来打开了一扇相当真实的窗口。
