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發電窗?瑞士科學家設計出更高效的透明太陽能電池板

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來源:碳中和技術實戰

有一天,所有從您的窗戶流過的自然光可能不僅僅會照亮您的心情。

瑞士的科學家創造了透明太陽能電池的新效率記錄,為可以幫助我們的家庭和設備供電的發電窗戶鋪平了道路。

染料敏化太陽能電池 (DSC) 也稱為 Gr?tzel 電池,是一種低成本太陽能電池,它使用附著在半導體表面的光敏染料將可見光轉化為能量。

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Gr?tzel 電池安裝在瑞士洛桑的 SwissTech 會議中心

以前版本的 DSC 在很大程度上依賴于陽光直射,但洛桑聯邦理工學院 (EPFL) 的科學家們找到了一種制造透明光敏劑的方法——可以被光激活的分子——可以“吸收”光在整個可見光譜。

“我們的研究結果為輕松獲得高性能 DSC 鋪平了道路,并為使用環境光作為能源的低功耗電子設備的電源和電池更換應用提供了廣闊的前景,”該研究的作者寫道,發表于在科學雜志《自然》中。

透明太陽能電池板

DSC 是透明的、柔韌的,并且可以以相對較低的成本制造多種顏色。這些透明太陽能電池板已被用于天窗、溫室和玻璃幕墻。

2012 年,瑞士科技會議中心成為 DSC 技術在公共建筑中的首個應用。

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2017 年,哥本哈根國際學校為其新大樓揭幕,大樓覆蓋著大約 12,000 塊使用相同 DSC 技術的藍色透明太陽能電池板。

它們每年提供大約 300 兆瓦時 (MWh) 的電力,滿足學校每年一半以上的能源需求。

具有 30% 效率的透明太陽能技術

但是,盡管發電窗已經上市多年,但人們反復抱怨的是,與傳統太陽能電池相比,它們的發電能力有限。

EPFL 團隊的新突破可能很快有助于克服這一障礙。

由于采用了新的分子設計,它們提高了 DSC 的功率轉換效率——換句話說,照射在它們身上的太陽能轉化為可用電能的比例——在直射陽光下達到 15% 以上,每天高達 30%分在環境光條件下。

作為參考,商用太陽能電池板目前的平均效率約為 20%。

新一代 DSC 還展示了至少 500 小時的“長期運行穩定性”。

將陽光轉化為電能的材料具有巨大的潛力,可以滿足地球對具有成本效益的可再生能源技術日益增長的需求。

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玻璃窗具有特別巨大的潛力:想象一下,如果整座摩天大樓都可以變成垂直太陽能農場?

早在 2017 年,密歇根州立大學的一個團隊開發了一種新型太陽能聚光器,當放置在窗戶上時可以產生太陽能,他們認為透明的太陽能技術可以滿足美國約 40% 的能源需求。

據估計,如果結合屋頂太陽能裝置——以及合適的儲能技術——這一份額可能會上升到近 100%。

在歐洲,今年夏天太陽能發電占歐盟發電量的 12.2%,創歷史新高。

根據歐盟委員會的數據,根據目前的趨勢,到 2040 年,它有可能滿足歐盟高達 20% 的電力需求。

地球上的大部分太陽能目前都未被捕獲。如果我們周圍的每一扇窗戶都能收獲它,會是什么樣子?


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