薄型,灵活和透明的新太阳能电池的大功率转换的特性,使其成为大量新应用的理想选择。
想象一下,窗户允许太阳光进入建筑物,同时捕获太阳能需要满足所有能源需求。 在这个看似未来的情况下,窗户成为生产性太阳能电池,帮助我们减少对化石燃料的依赖,并推向更环保和更环保的环境。 在ICFO最近进行的一项研究中,研究人员已经制造出了一种具有高水平透明度和高功率转换效率的最佳有机太阳能电池,这是向负担得起的,清洁的,更广泛使用的城市综合可再生能源迈出的有希望的一步。 这项研究的结果刚刚发表在自然光子学 。
今天的商用太阳能电池板大部分由晶圆晶体硅太阳能电池组成,这些太阳能电池将太阳辐射转换成电力(转换效率大约为15%)非常有效,但是有几个重要的障碍阻碍了商业化的推广。首先,它们必须精确地定向以接收阳光直射,甚至在吸收扩散光的能力方面受到限制。 另外,它们很重,不透明,占用了大量的空间。
有机太阳能电池技术已经存在了大约三十年,但是由于生产成本低,它开始吸引大量的兴趣。 虽然有机电池尚未达到硅基电池的效率值,但是这些有机光伏(OPV)电池已经被证明是重量更轻,更灵活(它们能够适应曲面),甚至更低的敏感性光线水平以及间接的太阳光,使其成为许多日常应用中最具吸引力的光伏技术之一。 在这些优点中,使它们更有趣的一个属性是它们作为半透明设备实现的潜力。
然而,像任何其他光伏技术一样,OPV通过不透明的器件实现了其最大的光电转换效率。 为了将这样的电池变成透明的电池,背面金属电极必须减薄到几纳米,大大降低了器件收集阳光的能力。 ICFO研究人员已经能够实现一个结合了光子晶体的半透明单元,并达到几乎与其不透明对象一样好的单元格性能。 通过向细胞添加这种额外的光子晶体,ICFO的科学家能够增加细胞吸收的红外和紫外光的量,达到5.6%的效率,同时保持与普通玻璃几乎无法区分的透明度。 效率和透明度的结果使得这些电池成为建筑集成光伏(BIPV)技术的极具竞争力的产品。 为了达到足够的建筑外观,可以通过简单地改变光子晶体的层结构来调谐单元的颜色。
ICFO的UPC教授和研究领导人Jordi Martorell解释说:“BIPV中这种技术的应用距离仅有几步之遥,但是该技术尚未达到饱和点。 ICFO的发现为透明光伏其他工业应用开创了创新之路。在中期,我们预计将达到为显示器,平板电脑,智能手机等设备供电所需的极高的透明度和效率。“
未来这些设备看起来很有前途。 最近获得批准的欧洲项目SOLPROCEL将允许由ICFO领导的欧洲顶级研究人员和行业的联盟,以加强对这些细胞能力的研究,提高其细胞的稳定性和寿命,并获得大幅度提高其效率所需的材料。