科技日報北京5月19日電 （記者張佳欣）試想這樣一種場景：汽車窗戶在陽光照射下就能為車輛充電；智能眼鏡的鏡片也能捕獲光能，“變身”發(fā)電單元，驅動內置電子設備。如今，這些設想有望因新加坡南洋理工大學科學家成功研發(fā)的半透明超薄鈣鈦礦太陽能電池而變?yōu)楝F(xiàn)實。該電池的厚度約為人類發(fā)絲直徑的1/10000、傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽能電池的1/50。盡管極其輕薄，這種器件的光電轉換效率卻達到了目前超薄鈣鈦礦太陽能電池中的領先梯隊。相關成果發(fā)表于新一期美國化學會《ACS能源快報》。
研究人員表示，建筑環(huán)境約占全球能源消耗的40%，因此將建筑表面轉化為發(fā)電單元具有重要意義。該鈣鈦礦電池可在較低溫度下制備，并可調控吸收光譜實現(xiàn)透明度與發(fā)電效率之間的平衡，同時具備大面積制備潛力，有助于降低整體碳足跡。
與傳統(tǒng)硅基太陽能電池不同，該器件在間接光與漫射光條件下同樣能穩(wěn)定工作，更適用于高層建筑密集、直射光受限的城市環(huán)境。研究人員估算，如果該技術實現(xiàn)規(guī)模化應用，大型玻璃幕墻有望被改造為“發(fā)電立面”，年發(fā)電量可達數(shù)百兆瓦時，相當于約100戶四房式組屋的年用電量。
在制備工藝方面，研究采用了“熱蒸發(fā)”真空沉積技術，將原材料在真空環(huán)境中加熱蒸發(fā)后沉積成薄膜，從而形成均勻超薄的鈣鈦礦吸光層。該方法不使用有毒溶劑，同時有助于減少材料缺陷，提升光電轉換效率。
實驗結果顯示，當鈣鈦礦層厚度為10納米、30納米和60納米時，不透明器件的光電轉換效率分別約為7%、11%和12%。在半透明器件中，約60納米厚度的樣品可實現(xiàn)7.6%的轉換效率，同時允許約41%的可見光透過，使其在采光與發(fā)電之間取得平衡。
研究人員指出，這種太陽能電池具備半透明、顏色中性的特點，未來或可直接嵌入建筑窗戶、玻璃幕墻以及可穿戴電子設備中，在不明顯改變外觀的情況下實現(xiàn)發(fā)電，拓展了能源利用方式。
（責任編輯：蔡文斌）
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