韩国研发可伸缩无色太阳能电池 可嵌入汽车玻璃和柔性设备

2020-05-06 18:03   20次浏览

据外媒报道,韩国蔚山国家科学技术研究院(UNIST)的研究人员研发了一款可伸缩无色太阳能电池,转换效率可达8%,经过数十次弯曲测试后,性能仍可保持在95%左右。此外,该款电池可用于建筑物、汽车玻璃和便携式电子设备。

透明太阳能电池(TSC)是一种新型设备,兼具透明性和光电转换的优点,有望应用于便携式电子设备、车辆或建筑物中。因此,必须考虑到灵活性、颜色感知以及效率等因素。现有TSC电池大多基于钙钛矿、有机物、非晶硅和染料,但是,材料刚性或着色透明性在很大程度上限制其应用。

研究人员以集成到透明聚合物基质中的硅微线为基础,有效利用独立薄膜打造透明太阳能电池。在电池底部设置透明导电膜;并在设备顶部,使p型聚合物半导体和n型硅之间形成异质结。通过调整微线之间的距离,来调整设备透明度,大约在10%到55%之间。

根据测试,在弯曲状态下或经过循环弯曲试验之后,电池性能保持不变,未出现明显下降。这表明TSC电池具有卓越的灵活性。在这项研究中,透明、可拉伸的独立微线阵列/聚合物复合膜,为未来开发TSC电池奠定基础。

但是,在标准TSC电池中,为了实现透明性,必然要牺牲效率,难以获得高性能。为了解决这一问题,研究人员提出一种新方法。研究人员表示,太阳能电池基本上通过吸收光来发电。因此,如何保持电池透明度,同时实现高性能,这一问题非常具有挑战性。他们发现了硅微线阵列内部的吸收机理,并开发出能够控制光路的新型微线形貌。“结果,我们成功提升光吸收能力。在透明太阳能电池中,这有助于产生光生电流,保持电池透明性。”

这种透明太阳能电池,采用基于先进光吸收技术的独立薄膜材料制成,在10%的可见透明度下,功率转换效率可达8%以上,可与目前的基于有机和钙钛矿的中性色透明太阳能电池相媲美。研究人员表示:“这些设备基于硅晶圆。在硅太阳能电池市场,硅晶圆已经得到广泛的应用。因此,这种坚固、超轻、灵活的平台,具有可行性,未来有望投入实际应用,成为商业化透明太阳能电池。”

有机太阳能是由有机聚合物或染料制成,由于不需要高能耗真空设备,制程以溶液涂布印刷为主,因此制造成本相对低,具有低能耗、低成本与低碳三低优势,且根据不同化学配方与制程,还能让窗户吸收不同波段的光、整透光度,或是制备成可挠模块,不仅有机会集成在汽车、建筑上,也可以与穿戴式设备结合,拥有独特且优势的利基市场。

因此虽然有机太阳能还没有达到大规模商业化,但不少厂商看好其未来发展,正努力研发中。

美国创业公司Ubiquitous Energy先前也声称自家的透明有机太阳能电池已获第三方实验室Newport Corporation认证,转换效率达9.8%,可吸收紫外光与近红外光,目前打算先集成到房屋窗户上,更已经在加州总部装设面积达9平方米的透明太阳能窗户。

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