透明太阳能电池可以带来个性化能源的新时代

太阳能已经显示出作为清洁能源的巨大潜力。现在，韩国的科学家提出了一种创新设计，用于开发高功率透明太阳能电池。这项创新是朝着离网生活实现可持续绿色未来目标迈出的一步。

如今，迫在眉睫的气候变化危机要求从常规使用的化石燃料转向高效的绿色能源。现在，研究人员讨论了“个性化能源”的概念，这将使现场发电成为可能。例如，太阳能电池可能会集成到窗户，车辆，手机屏幕和其他消费产品中。但是为此，方便且透明的太阳能电池板很重要。为此，科学家最近开发了“透明光伏”(TPV)器件，这是传统太阳能电池的透明版本。与传统的深色，不透明的太阳能电池(吸收可见光)不同，TPV使用落在紫外线(UV)范围内的“不可见”光。

传统的太阳能电池可以是“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：它们更加可靠，环保且具有成本效益。此外，金属氧化物非常适合利用紫外线。尽管如此，到目前为止，金属氧化物TPV的潜力尚未得到充分挖掘。

为此，大韩民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。他们开发了一种在两个透明金属氧化物半导体之间的超薄硅(Si)层，目的是开发一种高效的TPV器件。这些发现发表在《纳米能源》(Nano Energy)的一项研究中，该研究于2020年8月10日在线提供(比2020年12月发行的原定最终出版物提前)。主持该研究的Joondong Kim教授解释说：“我们的目标是通过在氧化锌和氧化镍之间嵌入一层非晶硅超薄膜，设计出一种高功率生产的透明太阳能电池。”

这种由硅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，它可以有效收集光子。第三，它允许将带电粒子更快地传输到电极。此外，即使在弱光条件下(例如，在阴天或雨天)，该设计也可能产生电能。科学家通过使用该设备操作风扇的直流电动机进一步证实了该设备的发电能力。

基于这些发现，研究团队对这种新型TPV设计的现实适用性感到乐观。金教授说：“我们希望将TPV设计的使用扩展到各种材料，从玻璃建筑物到移动设备，如电动汽车，智能手机和传感器。” 此外，该团队正准备通过使用创新材料(例如2-D半导体，金属氧化物的纳米晶体和硫化物半导体)将设计提高到一个新的水平。金教授说：“我们的研究对于可持续的绿色未来至关重要，尤其是要使无碳足迹或无碳足迹的清洁能源系统联系起来。”