太阳能作为一种清洁能源已显示出巨大的潜力。现在，韩国科学家提出了一种开发高功率透明太阳能电池的创新设计。这一创新是朝着可持续绿色目标迈出的一步。
如今，迫在眉睫的气候变化危机要求我们从传统使用的化石燃料转向高效的绿色能源。研究人员现在正在讨论“个性化能源”的概念，这将使现场发电成为可能。例如，太阳能电池可以集成到窗户、汽车、手机屏幕和其他消费产品中。但是，对于太阳能电池板来说，方便和透明是很重要的。为此，科学家最近开发了“透明光伏”(TPV)装置——传统太阳能电池的透明版本。与传统的深色不透明太阳能电池(吸收可见光)不同，tpv利用的是紫外线范围内的“不可见”光。


传统的太阳能电池可以是“湿型”(溶液型)或“干型”(由金属氧化物半导体组成)。在这些电池中，干式太阳能电池比湿式太阳能电池有一点优势:它们更可靠，更环保，更经济。此外，金属氧化物很适合利用紫外光。然而，尽管如此，金属氧化物TPVs的潜力直到现在还没有得到充分的探索。


为此，韩国仁川国立大学的研究人员提出了一种基于金属氧化物的冠捷光伏装置的创新设计。他们在两个透明的金属氧化物半导体之间插入了一层超薄的硅(Si)，目的是开发一种高效的冠捷光伏器件。这些发现发表在《纳米能源》杂志上，并于2020年8月10日在网上发布(提前于2020年12月最终出版)。领导这项研究的Kim Joondong教授解释说:“我们的目标是通过在氧化锌和氧化镍之间嵌入超薄的非晶硅薄膜，设计出一种高功率透明太阳能电池。”


这种由硅薄膜组成的新颖设计有三个主要优点。首先，它允许使用较长波长的光(相对于裸tpv)。第二，它导致了有效的光子收集。第三，它使带电粒子能够更快地传输到电极上。此外，这种设计甚至可以在光线不足的情况下(例如，阴天或雨天)发电。科学家们用它来操作风扇的直流电动机，进一步证实了该装置的发电能力。


基于这些发现，研究团队对这种新型TPV设计的现实适用性感到乐观。金教授说：“我们希望将TPV设计的使用扩展到各种材料，从玻璃建筑物到移动设备，如电动汽车，智能手机和传感器。”


此外，该团队正准备通过使用创新材料（例如2-D半导体，金属氧化物的纳米晶体和硫化物半导体）将设计提高到一个新的水平。金教授说：“我们的研究对于可持续的绿色未来至关重要，尤其是要使无碳足迹或无碳足迹的清洁能源系统联系起来。”