http://www.physorg.com/news/2011-04-windows-powerplants.html
By David L. Chandler, April 15, 2011
如果來自 MIT 實驗室的新研發能一如預期成功，有朝一日建築物窗戶的整個表面都能用來產生電力 -- 而不會影響其透明度。
技術關鍵在於一種基於有機分子的太陽能電池，那在利用紅外光能量的同時，讓可見光通過。塗布在一塊標準的窗玻璃上，它能為照明與其他裝置提供電力，並能利用現有的窗戶結構降低安裝成本。
目前，傳統的薄膜太陽能電發電系統有一半到三分之二的成本來自於安裝成本，而太陽能板本身有多達一半以上的成本耗費在玻璃、結構性零件上，Vladimir Bulovic 表示，電機工程與電腦科學系的電機工程教授。不過他與 Richard Lunt（電子產品研究實驗室的博士後研究員）所開發的透明太陽能系統，能消除許多像這樣的相關成本，他們表示。
一篇由 Bulovic 與 Lunt 所完成，描述其新系統的論文已發表在線上版的 Applied Physics Letters 期刊上，而且將出現在下一期的印刷版上。
先前要創造出透明太陽能電池的嘗試，不是效率超低（不到百分之一的入射太陽輻射被轉換成電力），就是阻擋太多光線以至於無法用於窗戶。不過 MIT 研究者能為其太陽能電池找到一種特殊的化學配方，當與部份反射紅外線的塗布層結合時，能提供高度可見光穿透力且轉換效率比早先的版本更好 -- 可與不透明的有機太陽能電池相比。
在一棟新建築，或是一處玻璃正在更換玻璃的地方，將透明太陽能電池材料添加至玻璃上，將會有相對較小的邊際成本（incremental cost），因為玻璃、窗框與安裝的成本，有沒有這種太陽能電池元件都一樣，研究者表示，由於它是相當初期的施工過程，因而能夠消除實際成本。對於現代的雙層玻璃窗來說，這種光伏材料可塗布在其中一面內層，這樣能夠完全保護塗層免受天氣或洗窗的影響。在家裡面只需要連接到窗戶的導線以及電壓控制器就能完成整套系統。
此外，現有太陽能板有許多成本來自於置太陽能電池芯的玻璃基質，以及來自在工廠中處理玻璃的費用。再一次，如果這些製程是現有窗戶製造工事的一部分，則有許多成本將不會納入其中。總而言之，相較於今日的太陽能電池裝設，Bulovic 表示，"有一大部分的成本將能夠被排除。"
這將不會是這個國家能源需求的終極解決方案，Bulovic 表示，相反地，那是「家庭解決方案」的一部分，可以發電又不會產生溫室氣體。"那相當具有吸引力，因為那能夠添加到已佈署好的事物上，" 而不用為一套全新的系統準備土地與基礎架構。
微調太陽能電池
這項研究仍在非常早期的階段，Bulovic 謹慎表示。到目前為止，他們已在原型太陽能電池中達成百分之 1.7 的效率，不過他們預期，隨著進一步開發，他們應當能達到百分之 12，使得它能與現有商業化太陽能電池板相比。"達到那個目標將會是種挑戰，" Lunt 說，"不過那是一種激子工程（ excitonic engineering）的問題，" 需要將光伏材料的組成與配置最佳化。
研究者預期在實驗室對於可製造性（manufacturability）進一步開發後，這項技術將能在十年內成為實際的商業化產品。除了適合在製造新窗戶時直接塗布在玻璃上之外，這種材料也能夠塗布在彈性材料上，然後平鋪在現有的窗戶上，Lunt 表示。
利用現有建築物的窗戶表面，能比傳統太陽能電池板提供更多表面積給太陽能電池，Bulovic 說。在晨間與晚間，太陽在天空低處，大城市建築的一側被明亮地照亮，他說，潛在光收成區域的垂直「影響區（footprint）」，能產生顯著數量的電力。
Max Shtein，密西根大學材料科學與工程副教授表示，"這項研究證明了一種有用的結果，而且是基於名聲響亮的科學與工程學。" 但他補充道，"不過那是能夠達成某種類似功能的許多其他方法之一。" 並說，目前最大的不確定性在於，它們是如此新穎，"有機 PV 電池的壽命目前所知不多，然而那裡有些希望。"
此外，Shtein 說，"如果放眼未來，這種技術的潛力很棒，" 但只有當轉換效率一如研究者的預期能獲得改善時才行。
身為附加利益，MIT 研究者之太陽能電池的製造過程能更環保，因為那不需要用於創造矽太陽能電池的能源密集製程。MIT 的太陽能電池製造過程讓玻璃板保持在室溫下，Bulovic 提到。新系統的裝設亦能阻擋大部份日光通過玻璃所導致的熱效應，潛在減少建築物內的空調需求。
這項研究由 Excitonics 中心所資助，那是由美國能源部所資助的一間 Energy Frontier 研究中心。
※ 相關報導：
＊ Transparent, near-infrared organic photovoltaic solar cells for window and energy-scavenging applications
http://link.aip.org/link/applab/v98/i11/p113305/s1
Richard R. Lunt and Vladimir Bulovic＊ 塑膠電子學可大幅削減太陽能板成本
Appl. Phys. Lett. 98, 113305 (2011)
doi: 10.1063/1.3567516
＊ 增加太陽能電池效能：一種直接了當的方法
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