科學家在新加坡開發了超薄太陽能電池，未來可能將汽車窗户、摩天大樓玻璃甚至智能眼鏡轉化為發電表面。南洋理工大學的研究人員創造了半透明的鈣鈦礦太陽能電池，厚度約為人類頭髮的 10,000 分之一。儘管體積微小，這些設備卻提供了超薄鈣鈦礦太陽能技術中報告的最高效率之一。這一發現凸顯了將日常表面轉變為清潔能源來源的日益努力。研究人員表示，這項技術最終可能幫助建築、車輛和可穿戴電子產品在不進行重大設計變更的情況下發電。
這項研究還指向一個未來，城市可以在不增加額外土地或大型屋頂基礎設施的情況下生產更多可再生能源。
隱藏在玻璃中的太陽能
研究小組由 Annalisa Bruno 領導，設計這些太陽能電池，使其在保持幾乎隱形的同時仍能產生電力。由於這些電池保持半透明和無色，中介於辦公大樓、窗户和玻璃立面之間的傳統太陽能板更易於融入。這使得這項技術對於希望在不改變建築外觀的情況下增加可再生能源系統的建築師和開發商更具吸引力。這些電池使用鈣鈦礦，這是一種以低於硅的生產成本有效吸收陽光的材料。與傳統太陽能板不同，這些新設備在間接和擴散光條件下也能發電。
這使得它們在高樓大廈經常阻擋直射陽光的密集城市中變得非常有用。研究人員表示，擁有玻璃外觀的大型辦公大樓最終可以利用這項技術抵消部分電力需求。初步估計顯示，如果太陽能電池成功擴展，一些建築每年可產生數百兆瓦小時的電力。
| 電池類型 | 效率 | 光透過率 |
|---|---|---|
| 不透明型 | 7% – 12% | N/A |
| 半透明型 | 7.6% | 41% |
為了製造這些電池，團隊使用了熱蒸發技術，這是一種將材料置於真空室內加熱至氣化並沉積成薄膜的工業過程。該方法使研究人員能夠創建厚度達 10 奈米的高均勻性鈣鈦礦層。它還避免了在太陽能電池製造中常用的有毒溶劑，這可能簡化未來的大規模生產。科學家通過調整鈣鈦礦層的厚度，生產了不透明和半透明的版本。不透明型的效率根據厚度的不同在 7% 到 12% 之間，而半透明型在將 41% 的可見光通過的同時，以 7.6% 的效率將陽光轉化為電力。研究人員表示，這些結果在使用類似材料製成的半透明鈣鈦礦電池中是報告的最強性能之一。該研究的第一作者 Luke White 表示，這項技術可以支持發電的有色窗户和其他形式的可持續建築。
獨立專家表示，這種製造方法可以幫助將透明太陽能技術推向大規模生產。劍橋大學的 Sam Stranks 表示，研究人員仍需證明其長期耐用性和穩定性，才能使商業應用變得可行。
南洋理工大學團隊已透過 NTUitive 申請專利，並與行業合作夥伴合作改進生產過程。研究人員現在計劃提高耐用性並將技術擴展到更大的表面，然後再推向市場。他們相信，這項技術最終可以幫助將窗户、車輛和消費電子產品轉變為安靜的可再生能源來源。該研究發表在《ACS Energy Letters》期刊上。