韩国研究团队开发透明太阳电池，将开启个性化能源新时代
作者｜Ayush Verma
翻译｜Selina Shi
作为一种面向未来的“清洁”能源，太阳能已经展现出巨大的潜力，难怪全球环保人士一直在寻找推进当前太阳能电池技术发展的方法。韩国仁川国立大学的一个研究团队提出了一种用于开发高功率透明太阳能电池的创新设计。
该团队认为，“这一创新使我们更接近实现离网生活绿色未来的可持续发展目标。”
如今，迫在眉睫的气候变化危机要求我们从传统化石燃料转向高效绿色能源，研究人员因而开始研究“个性化能源”概念，这令现场发电成为可能。例如，太阳能电池有可能和窗户、汽车、手机屏幕和其他日常产品集成在一起。但要做到这一点，太阳能电池组件需要是透明的且方便使用的。
为此，科学家们最近开发出了传统太阳能电池的透明版本——“透明光伏”装备（TPV）。与传统的深色不透明太阳能电池（吸收可见光）不同，TPV利用的是属于紫外线（UV）范畴的“不可见”光。
传统太阳能电池可以是“湿式”（溶液型）或 “干式”的（由金属氧化物半导体组成）。其中，干式太阳能电池比湿式太阳能电池稍具优势：它们更可靠、更环保、更经济。此外，金属氧化物非常适于利用紫外光。尽管如此，金属氧化物TPV的潜力直到现在还没有被充分挖掘出来。
为此，团队提出了一种基于金属氧化物TPV设备的创新设计。团队在两个透明的金属氧化物半导体之间插入一层超薄硅（Si），目的是开发高效TPV设备。这些研究结果发表在《纳米能源》的一项研究报告中。该研究报告于2020年8月10日在线发表（早于2020年12月的原计划最终发表时间）。
领导这项研究的Joondong Kim教授解释称：“通过在氧化锌和氧化镍之间嵌入一层超薄的非晶硅薄膜，我们的目的是设计出一种高功率透明太阳能电池。”
这种Si薄膜新设计具备了三大优势。首先，（与TPV相比）设计允许利用较长波长的光；第二，它可以实现高效光子收集；第三，它允许带电粒子更快传输到电极。此外，即使在低光照情况下（例如阴天或雨天），这种设计也有可能发电。科学家们可以利用这种技术操作风扇的直流电机，进一步确认设备的发电能力。
基于这些发现，研究团队乐观的认为，这种新的TPV设计很快就能在现实生活中获得应用，此外，还有很多潜在应用领域。Kim教授解释称，“我们希望扩大TPV设计的使用范围，包括从玻璃建筑到电动汽车，再到智能手机和传感器这类移动设备在内的各种材料。”
不仅如此，团队很高兴可以通过使用像2D半导体、金属氧化物纳米晶体和硫化物半导体这种创新材料把设计提升到一个新的水平。正如Kim教授总结的那样：“对于绿色未来的可持续发展，尤其对于清洁能源并网，实现零碳排放或最低碳排放目标来说，我们的研究至关重要。”
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