窗户很快就会发电

编译 陈讲运

澳大利亚科学家在 Nano Energy 发表的一篇论文中说，可以集成到窗户玻璃中的半透明太阳能电池是一种“游戏规则改变者”，可以改变建筑、城市规划和发电。

由 ARC 激子科学卓越中心（激子科学）和莫纳什大学的 Jacek Jasieniak 教授领导的研究人员已成功生产出下一代钙钛矿太阳能电池，该电池可在允许光通过的同时发电。他们现在正在与澳大利亚最大的玻璃制造商 Viridian Glass 一起研究如何将新技术应用到商业产品中。

这项技术将把窗户变成有源发电机，有可能彻底改变建筑设计。研究人员说，两平方米的太阳能窗户将产生与标准屋顶太阳能电池板一样多的电力。

该研究还得到了澳大利亚可再生能源署 (ARENA) 的支持。

半透明太阳能电池的想法并不新鲜，但之前的设计已经失败，因为它们非常昂贵、不稳定或效率低下。

来自莫纳什材料科学与工程系和澳大利亚国家科学机构 CSIRO 的 Jasieniak 教授及其同事使用了不同的方法。

他们使用了一种可以制成聚合物的有机半导体，并用它来代替常用的太阳能电池组件（称为 Spiro-OMeTAD），该组件的稳定性非常低，因为它会形成无用的水性涂层。替代品产生了惊人的结果。

“屋顶太阳能的转换效率在 15% 到 20% 之间，”Jacek 说。

“半透明电池的转换效率为 17%，同时仍能传输超过 10% 的入射光，因此它们就在该区域内。拥有能发电的窗户一直是一个梦想，现在这看起来可能。”

合著者兼 CSIRO 研究科学家 Anthony Chesman 博士表示，该团队目前正致力于扩大制造过程。

“我们将寻求开发一种可以轻松转移到工业领域的大规模玻璃制造工艺，以便制造商可以轻松采用该技术，”他说。

太阳能窗户将成为业主和居民的福音，并将为建筑师、建筑商、工程师和规划师带来新的挑战和机遇。

“有一个权衡，”Jasieniak 教授解释说，“太阳能电池的透明度可以更高，也可以更低。它们越透明，它们产生的电力就越少，因此这成为建筑师需要考虑的事情。”

他补充说，与目前的玻璃商业窗户颜色相同的太阳能窗户每平方米可产生约 140 瓦的电力。

第一个应用可能是在多层建筑中。

部署在高层建筑中的大窗户制作成本很高。将半透明太阳能电池纳入其中的额外成本将是微不足道的。

“但即使有额外的支出，建筑物也可以免费用电！” 贾西尼亚克教授说。

“这些太阳能电池意味着我们对建筑物及其功能的看法发生了重大变化。到目前为止，每座建筑物的设计都假设窗户基本上是被动的。现在它们将主动发电。

“规划师和设计师甚至可能不得不重新考虑他们如何在场地上定位建筑物，以优化墙壁如何捕捉阳光。”

同样来自 Exciton Science 和 Monash 的主要作者 Jae Choul Yu 博士补充说，进一步的研究将带来更多的效率提升。

“我们的下一个项目是串联设备，”他说。“我们将使用钙钛矿太阳能电池作为底层，有机太阳能电池作为顶层。”

至于第一个商用半透明太阳能电池何时上市，“这将取决于该技术的成功扩展程度，但我们的目标是在 10 年内实现这一目标，”Jasieniak 教授说。

Viridian Glass 的运营经理 Jatin Khanna 补充说：“这种太阳能窗户的开发提供了一个机会，可以转化为未来的新玻璃创新和技术。”