近日, 华南理工大学教授叶轩立团队联合教授黄飞团队开发出一种同时具备发电和隔热效果的半透明薄膜太阳电池. 这类电池薄膜不仅具有高效的光电转换效率, 而且其隔热效果也极为优异. 研究显示, 这种同时具备发电和隔热效果的太阳能电池薄膜理论上可使住户节省超过五成的用电量, 有望大幅提升家庭用电的能效水平. 相关研究近期已发表在美国《焦耳》杂志上.
该团队创新性地选择了一类吸收边延伸至900纳米的窄带隙非富勒烯受体作为在光吸收层中捕获近红外光的关键组分. 近红外光子的吸收不仅可使太阳电池产生额外的光电流, 同时也赋予此电池器件隔热功能.
另外, 超薄金属银电极也对红外光具有反射作用, 可帮助重新反射部分近红外光回到吸光层, 进一步增强器件的光电转换效率及隔热效果. 为了尽可能多地吸收利用近红外光, 还可在银电极后添加光学调控层.
华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室教授叶轩立说, 他们将有机光伏材料制成半透明, 轻质的膜, 使玻璃成为发电机和热绝缘体. 这种薄膜的隔热率可在75%到90%的范围内调节, 与市场中优质的太阳隔热膜水平相当.
团队通过使用高折射系数材料和低折射系数材料交替沉积, 形成光学调控微腔, 可在保持整体器件可见光透过率不变的条件下, 进一步降低红外光透过率, 从而再次增强太阳电池器件薄膜的隔热效果.
此外, 在低光强照射下, 这种薄膜的光电转换效率反而更高, 因此还有望利用夜晚的室内灯光产生可观电能. 研究人员说, 这种功能材料还处于开发初期, 但有望为有机光伏材料的应用开辟新空间.
