《巴黎氣候協(xié)議》簽署五年后，所有人的目光都集中在通往無碳未來的道路上。這一目標(biāo)的一個(gè)關(guān)鍵部分涉及從化石燃料到可再生能源的能源轉(zhuǎn)變，如太陽(yáng)、水、風(fēng)能和波浪能。其中，太陽(yáng)能作為地球上最可靠、最豐富的能源，一直是科學(xué)界的最高希望。近幾十年來，太陽(yáng)能電池變得更便宜、更高效、更環(huán)保。然而，目前的太陽(yáng)能電池往往是不透明的，這阻礙了它們的廣泛使用和融入日常材料，限制了它們只能排列在屋頂和偏遠(yuǎn)的太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)。

但如果下一代太陽(yáng)能電池板可以集成到窗戶、建筑物甚至手機(jī)屏幕上呢？這是韓國(guó)仁川國(guó)立大學(xué)電氣工程系的金俊東教授的希望。在最近發(fā)表在《電源雜志》上的一項(xiàng)研究中，他和他的同事詳細(xì)介紹了他們的最新發(fā)明：一種完全透明的太陽(yáng)能電池。金教授說：“透明光伏電池的獨(dú)特特性可以在人類技術(shù)中有多種應(yīng)用。”

透明太陽(yáng)能電池的想法是眾所周知的，但科學(xué)家們能夠?qū)⑦@一想法轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的這一新應(yīng)用是一個(gè)至關(guān)重要的新發(fā)現(xiàn)。目前，使太陽(yáng)能電池不透明的材料是半導(dǎo)體層，負(fù)責(zé)捕獲光并將其轉(zhuǎn)化為電流。因此，Kim教授和他的同事們研究了兩種潛在的半導(dǎo)體材料，這兩種材料被先前的研究人員認(rèn)為具有理想的性能。

首先是二氧化鈦（TiO2），這是一種眾所周知的半導(dǎo)體，已經(jīng)廣泛用于制造太陽(yáng)能電池。二氧化鈦除了具有優(yōu)異的電性能外，還是一種環(huán)保無毒的材料。這種材料吸收紫外線（肉眼看不見的光譜的一部分），同時(shí)讓大部分可見光透過。研究的第二種材料是氧化鎳（NiO），另一種已知具有高光學(xué)透明度的半導(dǎo)體。由于鎳是地球上豐富的元素之一，而且它的氧化物在較低的工業(yè)溫度下很容易制造，所以NiO也是制造環(huán)保電池的好材料。

研究人員制備的太陽(yáng)能電池由一個(gè)玻璃基板和一個(gè)金屬氧化物電極組成，他們?cè)谏厦娉练e了薄層半導(dǎo)體（先是TiO2，然后是NiO）和最后一層銀納米線，充當(dāng)電池中的另一個(gè)電極。他們進(jìn)行了幾項(xiàng)測(cè)試，以評(píng)估該設(shè)備的光吸收率和透射率，以及它作為太陽(yáng)能電池的有效性。

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他們的發(fā)現(xiàn)是令人鼓舞的！這種電池的功率轉(zhuǎn)換效率為2.1%，鑒于它只針對(duì)一小部分光譜，其性能相當(dāng)不錯(cuò)。細(xì)胞也有很強(qiáng)的反應(yīng)能力，在弱光條件下工作。此外，超過57%的可見光透過細(xì)胞層，使細(xì)胞具有這種透明的外觀。在實(shí)驗(yàn)的最后一部分，研究人員展示了他們的設(shè)備是如何被用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)小馬達(dá)的。雖然這種創(chuàng)新的太陽(yáng)能電池仍處于初級(jí)階段，但我們的研究結(jié)果強(qiáng)烈表明，通過優(yōu)化電池的光學(xué)和電學(xué)特性，透明光伏電池的進(jìn)一步改進(jìn)是可能的。

既然他們已經(jīng)證明了透明太陽(yáng)能電池的實(shí)用性，他們希望在不久的將來進(jìn)一步提高其效率。只有進(jìn)一步的研究才能判斷它們是否真的會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，但就所有的意圖和目的而言，這項(xiàng)新技術(shù)為清潔能源的未來打開了一扇相當(dāng)真實(shí)的窗口。