车玻璃和续航也有了“半毛钱”关系

【中玻网】在能源紧张的今天，研究人员相中了免费而无处不在的太阳能。如果你看过世界太阳能车挑战赛，就会发现几乎车身的每寸暴露，都铺上了黑压压的太阳能电池板。有趣的是，《经济学人》较近撰文，称研究透明太阳能电池板成为了一项热捧技能。看来在未来，为了增加电动汽车的续航，窗户和挡风玻璃的面积，也是一点儿都不能浪费呢！
　　
　　日常生活中，玻璃材料随处可见。你只需抬头随意扫一眼，就会发现建筑外墙、车辆窗户和前后挡风，甚至移动设备屏幕，都是由这些透明材料组成。在能源紧张的今天，如果你听说研究人员要用透明太阳能电池板代替这些表面，也就不会觉得是什么奇闻轶事了。
　　
　　制造太阳能电池的大多数材料都是不透明的，但如果把太阳能电池板做成透明效果，安装到建筑和移动设备上，就能在晴好的日子发电储能。而且当你望向窗外，或者使用智能手机时，玻璃式的太阳能电池板能被视线穿透，让人们依旧可以欣赏窗外景色和屏幕后的图文。
　　
　　简单来说，无论透明与否，太阳能电池的发电原理都是一样的：太阳能电池板吸收光照辐射后，表层材料的电子被激活，在电较的作用下可以发生电子跃迁，产生电流回路。
　　
　　那么，为了既透明又能发电，目前可选的一个方案是，让太阳能电池板只吸收人眼不可见光波，例如红外线和紫外线光谱，同时让可见光穿透电池板。以前从属于麻省理工学院、2011年脱离学院自立门户的一家公司，目前就在捉摸这项技术。他们涉及的研究内容，就是利用透明、可吸收红外线和紫外线的农业生产体系材料，来研发制造太阳能电池。
　　
　　不过要考虑的问题是，太阳能电池板的透明程度越高，发电效率就越低。至少在使用硅这种半导体材料生产太阳能电池的尝试中，透明度和发电量呈反比的规律，是得到普遍验证的。不过太阳能这种能源形式普遍存在，一些人认为，即便只能转化其中的部分光，效率还是比较乐观的。和不透明太阳能板20%到25%的转化效率相比，仅利用不可见光也能得到超过10%的准化率。
　　
　　去年，早前在麻省理工大学任职的Richard Lunt教授在密歇根州立大学组建了一个团队。Richard Lunt展示了团队的一些研究进展，可以利用一种较小的农业生产体系微粒实现太阳能板透明化的效果，教授把这种材料形容成“人眼可察的透明”。
　　
　　这些材料分子吸收阳光中特定波长的不可见光，转化为一种特殊的会发热的红外光。这种红外光人眼不可见，会被引导至玻璃材料的边界，由薄薄的太阳能电池转化为电能。这种排布被称为“太阳能冷光集中器”，可以让大多数的玻璃无障碍变成太阳能发电组分。靠前版产品能源转化率只有1%，但是这种材料研究还在早期，研究人员期望会在逐渐迭代中获得可观的效率增长。
　　
　　“用可吸收不可见光波的材料来制造太阳能薄膜是可行的，如果价格低廉，在工业生产过程中广泛使用，将会带来巨大的变革”。薄膜电池和太阳能光电纳米技术能力中心是一家柏林工业研究筹备，其总监Rutger Schlatmann表达了上述看法。但同时他也指出，目前带来大部分产能的，还是可见光。这意味着无论上述技术多么先进，只能有效转化不可见光的透明太阳能电池板能，永远无法KO捕捉大量可见光的传统太阳能板。
　　
　　如果有避光需要，半透明的太阳能电池板可以生产成有色或染色玻璃样式。一家坐落于东德德累斯顿的公司——Heliatek，就在使用农业生产体系材料制造太阳能薄膜，转化率可以达到40%。其中，他们能把有色的太阳能电池板安装在建筑和汽车的遮阳顶棚发电，光电转化率为7%。
　　
　　还有一个吸引了很多人兴趣的方案是，使用名为钙钛矿的族系材料，把半透明的太阳能电池板做成价格低廉的卷筒形状。Rhode Island团队来自普罗维登斯的布朗大学，他们较近宣布，已经利用钙钛矿晶体制造出了超薄的太阳能薄膜电池，可达15%的发电能效。
　　
　　牛津太阳能光电公司自2010年脱离牛津大学，准备商业化量产太阳能薄膜电池，预估使用钙钛矿材料的发电效果可以超过20%。公司预测，如果将伦敦的一幢35层办公楼覆盖这种太阳能电池板，发电量可以供应整幢大楼所需电量的60%。遇到电费高或者电池用光的时候，任何来源的电量补充都显得非常宝贵。