近日, 華南理工大學教授葉軒立團隊聯合教授黃飛團隊開發出一種同時具備發電和隔熱效果的半透明薄膜太陽電池. 這類電池薄膜不僅具有高效的光電轉換效率, 而且其隔熱效果也極為優異. 研究顯示, 這種同時具備發電和隔熱效果的太陽能電池薄膜理論上可使住戶節省超過五成的用電量, 有望大幅提升家庭用電的能效水平. 相關研究近期已發表在美國《焦耳》雜誌上.
該團隊創新性地選擇了一類吸收邊延伸至900納米的窄帶隙非富勒烯受體作為在光吸收層中捕獲近紅外光的關鍵組分. 近紅外光子的吸收不僅可使太陽電池產生額外的光電流, 同時也賦予此電池器件隔熱功能.
另外, 超薄金屬銀電極也對紅外光具有反射作用, 可幫助重新反射部分近紅外光回到吸光層, 進一步增強器件的光電轉換效率及隔熱效果. 為了儘可能多地吸收利用近紅外光, 還可在銀電極後添加光學調控層.
華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室教授葉軒立說, 他們將有機光伏材料製成半透明, 輕質的膜, 使玻璃成為發電機和熱絕緣體. 這種薄膜的隔熱率可在75%到90%的範圍內調節, 與市場中優質的太陽隔熱膜水平相當.
團隊通過使用高折射係數材料和低折射係數材料交替沉積, 形成光學調控微腔, 可在保持整體器件可見光透過率不變的條件下, 進一步降低紅外光透過率, 從而再次增強太陽電池器件薄膜的隔熱效果.
此外, 在低光強照射下, 這種薄膜的光電轉換效率反而更高, 因此還有望利用夜晚的室內燈光產生可觀電能. 研究人員說, 這種功能材料還處於開發初期, 但有望為有機光伏材料的應用開闢新空間.
