在將透明太陽能電池帶入家庭窗戶的重要一步中，密歇根大學的研究人員開發(fā)了一種制造高效和半透明太陽能電池的方法。“原則上，我們現(xiàn)在可以將半透明有機太陽能電池擴展到兩米乘兩米，這使我們的窗戶更接近現(xiàn)實，”彼得·A·弗蘭肯杰出大學電氣工程教授、一項研究的通訊作者斯蒂芬·福雷斯特說發(fā)表于焦耳。

傳統(tǒng)的硅基太陽能電池完全不透明，適用于太陽能農場和屋頂，但會破壞窗戶的用途。然而，其中光吸收劑是一種塑料的有機太陽能電池可以是透明的。

由于低效率和短壽命等工程挑戰(zhàn)，有機太陽能電池在能源生產(chǎn)方面落后于它們的硅基表親，但最近 Forrest 實驗室的工作實現(xiàn)了 10% 的創(chuàng)紀錄效率，估計壽命長達 30 年.

因此，該團隊已將注意力轉向制造可制造的透明太陽能電池。一個重大的挑戰(zhàn)是在構成太陽能模塊的單個電池之間建立微米級的電連接。使用激光對細胞進行圖案化的傳統(tǒng)方法很容易損壞有機光吸收劑。

相反，該團隊開發(fā)了一種多步剝離圖案化方法，可實現(xiàn)微米級分辨率。他們沉積了塑料薄膜并將它們圖案化成極薄的條帶。然后，他們放下有機層和金屬層。接下來，他們剝離了條帶，在電池之間形成了非常精細的電氣互連。

該小組連接了八個半透明太陽能電池，每個 4 cm x 0.4 cm 并由 200 µm 寬的互連隔開，以創(chuàng)建一個 13 cm 2的模塊。7.3%的功率轉換效率比模塊中的單個太陽能電池低約 10%。這種小的效率損失不會隨著模塊尺寸的增加而增加;因此，米級面板也有望實現(xiàn)類似的效率。這些電池的透明度接近 50%，呈綠色，適用于商業(yè)窗戶。同樣的技術很容易實現(xiàn)住宅市場可能首選的更高透明度。

“現(xiàn)在是讓行業(yè)參與將這項技術轉化為負擔得起的應用的時候了，”UM 應用物理學博士生和已發(fā)表研究的第一作者黃鑫靜說。

最終，柔性太陽能電池板將被夾在兩個窗玻璃之間。這些產(chǎn)生能量的窗膜的目標是大約 50% 的透明和 10%-15% 的效率。Forrest 相信這可以在幾年內實現(xiàn)。

“我們正在進行的研究正在降低技術風險，以便制造商能夠進行大規(guī)模生產(chǎn)所需的投資，”Forrest 說。

他說，這項技術也可以推廣到其他有機電子設備。事實上，他的團隊已經(jīng)將其應用于白色照明的 OLED。

密歇根大學已申請專利保護，并正在尋找合作伙伴將該技術推向市場。

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