近日，華南理工大學(xué)教授葉軒立團(tuán)隊(duì)聯(lián)合教授黃飛團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種同時(shí)具備發(fā)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(zhuǎn)換效率，而且其隔熱效果也極為優(yōu)異。研究顯示，這種同時(shí)具備發(fā)電和隔熱效果的太陽能電池薄膜理論上可使住戶節(jié)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(guān)研究近期已發(fā)表在美國《焦耳》雜志上。
該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)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(guān)鍵組分。近紅外光子的吸收不僅可使太陽電池產(chǎn)生額外的光電流，同時(shí)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(jìn)一步增強(qiáng)器件的光電轉(zhuǎn)換效率及隔熱效果。為了盡可能多地吸收利用近紅外光，還可在銀電極后添加光學(xué)調(diào)控層。
華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授葉軒立說，他們將有機(jī)光伏材料制成半透明、輕質(zhì)的膜，使玻璃成為發(fā)電機(jī)和熱絕緣體。這種薄膜的隔熱率可在75%到90%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，與市場中優(yōu)質(zhì)的太陽隔熱膜水平相當(dāng)。
團(tuán)隊(duì)通過使用高折射系數(shù)材料和低折射系數(shù)材料交替沉積，形成光學(xué)調(diào)控微腔，可在保持整體器件可見光透過率不變的條件下，進(jìn)一步降低紅外光透過率，從而再次增強(qiáng)太陽電池器件薄膜的隔熱效果。
此外，在低光強(qiáng)照射下，這種薄膜的光電轉(zhuǎn)換效率反而更高，因此還有望利用夜晚的室內(nèi)燈光產(chǎn)生可觀電能。研究人員說，這種功能材料還處于開發(fā)初期，但有望為有機(jī)光伏材料的應(yīng)用開辟新空間。
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