未來用窗戶玻璃發電或成可能

【中玻網】太陽能發電可說是當前很受歡迎的可更新能源技術，不少科學家為了擴大太陽能板的應用與范圍，積較著手研究透明太陽能電池，欲將太陽能發電與建筑物相結合，讓未來的樓房都變成虛擬電廠。

例如，日本Kaneka研發的半透明太陽能電池已安裝于新國立競技場上方，它由多層網狀玻璃組成，且具有防火功能。于是大家腦洞大開：如果透明太陽能電池研制成功并商業化，這意味著城市建筑中的玻璃窗都可以被打造成太陽能電池面板，甚至是電子閱讀器、平板電腦、智能手機和智能手表及平板玻璃屏幕都能夠吸收陽光延長續航。

據了解，目前常見的矽晶太陽能板顏色為湛藍色，對于重視建筑美學或住家外觀環境的來說，在屋頂放置太陽能板薄有微詞。新一代透明太陽能板或許能解決這些煩惱，它可以用作建筑物的窗戶玻璃或天窗，吸收太陽光發電的同時還能保有光線與正常視野，這種發明或許將是改變建筑物、發電與城市面貌的先驅者。

曾有材料科學家在玻璃中嵌入光吸收薄膜，讓玻璃成功變為發電設備，但玻璃面板僅吸收特定波長，玻璃會自帶紅色或棕色濾鏡，無法在發電的同時滿足光線射入與視野。因此，科學家們也在尋找新的材料來制造這種透明的太陽能電池，如農業生產體系太陽能等新型材料。

由農業生產體系聚合物或燃料制成的農業生產體系太陽能電池，由于不需要高耗能真空設備，制程以溶液涂布印刷為主，因此制造成本相對低，還具有低耗能、低碳優勢；可根據不同化學配方與制程，讓太陽能玻璃吸收不同波段的光、整透明度，或是制備成可撓模組，不僅農業生產體系會整合汽車、建筑物，也可以與穿戴式設備結合，擁有獨特的優勢。

 不管是矽晶與農業生產體系太陽能結合，還是鈣鈦礦與農業生產體系太陽能結合，近年來各國科學家們都為能開發出可采光、隔熱與發電的太陽能窗戶而努力著：韓國蔚山國立科學技術研究院（UNIST）基于矽棒與柔軟的透明聚合物，開發出彈性可伸縮的透明太陽能電池，轉換效率達8%，且經過數10次彎曲測試后其性能仍可維持95%左右；2017年，美國國家實驗室（NREL）研發出的半透明農業生產體系太陽能窗，光電轉換效率可達11.3%。

近日，澳大利亞蒙納士大學（Monash University）、聯邦科學與工業研究籌備（CSIRO）的研究人員，通過鈣鈦礦太陽能電池與農業生產體系聚合物，研發出了這款便宜又穩定的半透明太陽能板，轉換效率高達17%，相關研究成果已發表于《Nano Energy》雜志。

目前，鈣鈦礦太陽能電池已發展成為較具潛力的太陽能技術。由于結構穩定、體積小、生產成本低、綠色環保等優點，在短短數10年間已能與矽晶太陽能電池媲美，其應用比堅硬、缺乏彈性的矽晶太陽能電池更廣。

據研究人員介紹，鈣鈦礦太陽能電池結構為陰較-電子傳輸層-鈣鈦礦的光吸收層（主動層）-電洞傳輸層-陽較，通常都采用Spiro-OMeTAD材料作為電洞傳輸層。而他們則使用了一種可以制成聚合物的農業生產體系半導體，來代替這一常用的太陽能電池材料，由此產生了驚人的效果。

通常屋頂型太陽能的轉換效率介于15%~20%之間，新型半透明的電池轉換效率為17%，但仍能透射10%以上的入射光，且每平方米可產生140W電力，兩平方米的太陽能窗能產生的電量相當于一個標準的屋頂太陽能板。研究人員表示，這雖然會增加相應的成本，但卻可以省下整棟樓的電費。

據悉，目前該研究團隊正與澳大利亞玻璃制造商Viridian Glass攜手合作，希望能將該研究成果轉化成商業產品。他們表示，或許這還要花10年才能進入商業應用，但這種技術可提供新的創新與機會卻是不容置疑的。

雖然，截至目前有關透明太陽能電池的研究已不在少數，但至今卻仍未有跨入商業化應用的案例，究其原因：光電轉換效率往往比較低，造價相對較高；沒有先例裝置記錄可供參考，需要搞清楚如何閉合各個窗戶太陽能的電源、維護運營方式、逆變器設備等實際問題等；需要前期投入資金以建立規模生產等。可見，透明太陽能電池距離大規模商業化應用仍有一段較遠的距離。

    來源：中玻網