迈向制造窗户大小的半透明太阳能电池
在将透明太阳能电池带入家庭窗户的重要一步中，密歇根大学的研究人员开发了一种制造高效和半透明太阳能电池的方法。“原则上，我们现在可以将半透明有机太阳能电池扩展到两米乘两米，这使我们的窗户更接近现实，”彼得·A·弗兰肯杰出大学电气工程教授、一项研究的通讯作者斯蒂芬·福雷斯特说发表于焦耳。
传统的硅基太阳能电池完全不透明，适用于太阳能农场和屋顶，但会破坏窗户的用途。然而，其中光吸收剂是一种塑料的有机太阳能电池可以是透明的。
由于低效率和短寿命等工程挑战，有机太阳能电池在能源生产方面落后于它们的硅基表亲，但最近 Forrest 实验室的工作实现了 10% 的创纪录效率，估计寿命长达 30 年.
因此，该团队已将注意力转向制造可制造的透明太阳能电池。一个重大的挑战是在构成太阳能模块的单个电池之间建立微米级的电连接。使用激光对细胞进行图案化的传统方法很容易损坏有机光吸收剂。
相反，该团队开发了一种多步剥离图案化方法，可实现微米级分辨率。他们沉积了塑料薄膜并将它们图案化成极薄的条带。然后，他们放下有机层和金属层。接下来，他们剥离了条带，在电池之间形成了非常精细的电气互连。
该小组连接了八个半透明太阳能电池，每个 4 cm x 0.4 cm 并由 200 µm 宽的互连隔开，以创建一个 13 cm 2的模块。7.3%的功率转换效率比模块中的单个太阳能电池低约 10%。这种小的效率损失不会随着模块尺寸的增加而增加;因此，米级面板也有望实现类似的效率。这些电池的透明度接近 50%，呈绿色，适用于商业窗户。同样的技术很容易实现住宅市场可能首选的更高透明度。
“现在是让行业参与将这项技术转化为负担得起的应用的时候了，”UM 应用物理学博士生和已发表研究的第一作者黄鑫静说。
最终，柔性太阳能电池板将被夹在两个窗玻璃之间。这些产生能量的窗膜的目标是大约 50% 的透明和 10%-15% 的效率。Forrest 相信这可以在几年内实现。
“我们正在进行的研究正在降低技术风险，以便制造商能够进行大规模生产所需的投资，”Forrest 说。
他说，这项技术也可以推广到其他有机电子设备。事实上，他的团队已经将其应用于白色照明的 OLED。
密歇根大学已申请专利保护，并正在寻找合作伙伴将该技术推向市场。
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