據(jù)報道，密歇根大學（UniversityofMichigan）研究人員領導的一個研究團隊近期創(chuàng)造了中性色透明太陽能電池的能效新紀錄，使得摩天大樓的幕墻化身成為自身能源來源的想法又向現(xiàn)實邁進了一步。

據(jù)悉，該團隊采用的是有機或碳基設計，而不是傳統(tǒng)的硅材料，實現(xiàn)了8.1%的轉(zhuǎn)換效率和43.3%的透光率。雖然該電池會呈現(xiàn)輕微的綠色，但它們更像太陽鏡和汽車窗戶的灰色。

這項研究的重要領先者、peterA.Franken杰出大學工程教授和paulG.Goebel工程教授StephenForrest表示，“每棟建筑的表面都有窗戶，是有機太陽能電池的理想位置。有機太陽能電池供應了硅無法供應的東西，這是超高效轉(zhuǎn)化和高透光率的結(jié)合。”

建筑物的玻璃幕墻通常都有一層涂層，可以反射和吸收光譜中光區(qū)和近紅外區(qū)的部分光線，以降低亮度和建筑內(nèi)部的熱量。透明的太陽能電池板可以利用這些能源來減少建筑內(nèi)的電力需求，而不將其浪費掉。Forrest的研究小組在美國國家科學院（NationalAcademyofSciences）院刊上刊登報告說，一些現(xiàn)有窗戶的透明度與這種太陽能電池類似。

“我們開發(fā)的新材料以及我們制造的設備結(jié)構，必須權衡多方面因素，才能同時供應良好的陽光吸收、高電壓、大電流、低電阻和中性色透明性，”電氣工程和計算機科學助理研究科學家YongxiLi說。

這種新材料是有機分子的組合，被設計成在可見光中透明，在近紅外區(qū)中吸收能量。近紅外區(qū)是光譜中不可見的部分，占陽光能量的很大一部分。此外，研究人員還開發(fā)了光學涂層，以提高紅外光出現(xiàn)的能量和可見光范圍內(nèi)的透明度，而這兩種性能通常是相悖的。

該設備的中性色版本是用氧化銦錫電極制成的。若使用銀電極，可將轉(zhuǎn)換效率提高到10.8%，透明度提高到45.8%。不過，該版本中略帶綠色的基調(diào)在某些應用場景中可能是不被接受的。

從前，該類電池的光能利用率僅為約2-3%，但氧化銦錫電池的光能利用率為3.5%，而銀版光能利用效率可以達到5%。光能利用率指的是，照射到窗戶上的光中有多少能以電能或透射光的形式在窗戶內(nèi)部被利用。

這兩個版本都可以大規(guī)模生產(chǎn)，使用的材料比其他透明太陽能電池的毒性更小。透明的有機太陽能電池還可以根據(jù)當?shù)氐木暥榷ㄖ?，因為當太陽光線以一個垂直的角度照射它們時，它們的效率最高。該電池可以被放置在雙層玻璃窗之間。

Forrest和他的團隊還在對該技術進行多項改進，下一個目標是達到7%的光利用率，并將電池壽命延長到10年左右。他們也在研究在新建和現(xiàn)有建筑上安裝透明太陽能電池窗戶的經(jīng)濟效益。