“透明太阳能电池”可以带我们进入个性化能源的新时代

时间：2021-06-10 14:38:29 来源：

今天，迫在眉睫的气候变化危机要求从传统使用的化石燃料转向高效的绿色能源。这促使研究人员开始研究“个性化能源”的概念，这将使现场发电成为可能。例如，太阳能电池可能被集成到窗户、车辆、手机屏幕和其他日常用品中。但为此，太阳能电池板的方便和透明很重要。为此，科学家们最近开发了“透明光伏”(TPV)设备——传统太阳能电池的透明版本。与传统的黑暗、不透明太阳能电池(吸收可见光)不同，TPV 利用落在紫外线 (UV) 范围内的“不可见”光。

传统太阳能电池可以是“湿式”(基于溶液)或“干式”(由金属氧化物半导体组成)。其中，干式太阳能电池比湿式太阳能电池略有优势：它们更可靠、更环保、更具成本效益。此外，金属氧化物非常适合利用紫外线。然而，尽管如此，金属氧化物 TPV 的潜力直到现在还没有得到充分探索。

为此，韩国仁川国立大学的研究人员提出了一种基于金属氧化物的 TPV 器件的创新设计。他们在两个透明金属氧化物半导体之间插入了超薄硅 (Si) 层，目的是开发一种高效的 TPV 器件。这些发现发表在Nano Energy 的一项研究中，该研究于2020 年 8 月 10 日在线发布(在 2020 年 12 月号的最终出版计划之前)。领导这项研究的 Joondong Kim 教授解释说：“我们的目标是设计一种高功率透明太阳能电池，通过在氧化锌和氧化镍之间嵌入非晶硅的超薄膜。”

这种由 Si 膜组成的新颖设计具有三个主要优点。首先，它允许使用更长波长的光(与裸 TPV 相对)。其次，它导致了有效的光子收集。第三，它允许带电粒子更快地传输到电极。此外，即使在光线不足的情况下(例如，阴天或下雨天)，该设计也有可能产生电力。科学家们通过使用它来操作风扇的直流电机，进一步证实了该设备的发电能力。

基于这些发现，研究团队乐观地认为，这种新的 TPV 设计很快就会在现实生活中适用。至于潜在的应用，有很多，正如金教授解释的那样，“我们希望将我们的 TPV 设计的使用扩展到各种材料，从玻璃建筑到电动汽车、智能手机和传感器等移动设备。”不仅如此，该团队还很高兴通过使用二维半导体、金属氧化物纳米晶体和硫化物半导体等创新材料，将他们的设计提升到一个新的水平。正如金教授总结的那样，“我们的研究对于可持续的绿色未来至关重要——尤其是在连接无碳足迹或碳足迹最小的清洁能源系统方面。”

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