研究人员表示,窗户上的透明太阳能材料所收集的能量,可能与体积更大的屋顶太阳能装置相当。
“高透明度太阳能电池代表着新型太阳能应用的未来……”
一篇新论文的作者认为,广泛应用此类高透明度太阳能技术,并配合屋顶太阳能装置,几乎可以满足美国的电力需求,并大幅减少化石燃料的使用。
密歇根州立大学化学工程与材料科学副教授理查德·伦特表示:“高透明度太阳能电池代表着新型太阳能应用的未来。我们分析了它们的潜力,并表明,只收集不可见光,这些设备就能提供与屋顶太阳能相近的发电潜力,同时具备额外功能,可提高建筑、汽车和移动电子设备的效率。”
伦特及其同事率先开发出一种透明发光太阳能聚光器,将其安装在窗户上即可产生太阳能,同时不影响视野。这种薄而类似塑料的材料可用于建筑物、车窗、手机,或其他具有透明表面的设备。
这套太阳能收集系统使用伦特及其团队研发的有机分子来吸收不可见波长的阳光。研究人员可以“调节”这些材料,使其只捕获紫外线和近红外波段,再将这些能量转换为电能。
要让全球能源消费摆脱对化石燃料的依赖,需要此类创新且具有成本效益的可再生能源技术。目前,美国和全球的电力需求中,只有约1.5%由太阳能满足。
不过,作者指出,从整体发电潜力来看,美国估计有50亿至70亿平方米的玻璃表面。如此广阔的玻璃覆盖面积意味着,透明太阳能技术有望满足美国约40%的能源需求,其潜力与屋顶太阳能装置大致相当。
伦特表示:“将两种技术互补部署,如果同时改善储能,我们就能接近满足100%的能源需求。”
伦特说,高透明度太阳能应用目前的效率已超过5%,而传统太阳能板的效率通常约为15%至18%。他表示,透明太阳能技术在将太阳能转换为电能方面永远不会比不透明的同类技术更高效,但效率可以接近,而且有望覆盖更多额外表面。
伦特补充说,目前透明太阳能技术仅达到其现实整体潜力的约三分之一。
他说:“这正是我们的努力方向。传统太阳能应用已得到积极研究五十多年,而我们研究这种高透明度太阳能电池才约五年。归根结底,这项技术为在过去无法利用的大型和小型表面上,以低成本广泛采用太阳能提供了一条前景可观的路径。”
研究人员在期刊《Nature Energy》上发表了这项研究。
这项研究由美国国家科学基金会和美国教育部资助。
伦特的合著者来自密歇根州立大学和 Ubiquitous Energy Inc.。伦特与巴尔共同创立了这家公司,旨在实现透明太阳能技术的商业化。


