新知 | 玻璃太阳能电池板来了！窗户、墙面都可以发电

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撰文 | 小博

编辑 | 郭郭

→这是《环球零碳》的第259篇原创

用透明的玻璃制造太阳能电池板，这样，城市里高楼大厦的窗户和墙面，都可以用来发电。

这个想法其实并不新奇。在2014年，美国密歇根州立大学 (MSU) 的研究人员就首次制造了一种透明的太阳能聚光器。到 2020 年，他们实现了太阳能玻璃的完全透明。

这项技术因为颠覆了传统太阳能板是深色或黑色要求，具有将建筑物转变为太阳能生产者的革命性技术潜力。这将意味着家庭、办公室和整个城市可以利用他们的窗户和墙面可持续地获取太阳能。

当然，从实验室到商业化使用，还需要一个过程。如今，有一家美国的企业，名为Ubiquitous Energy，由麻省理工学院与密歇根州立大学的相关研究人员创立，一直在将MSU研发的透明玻璃太阳能板商业化。

Ubiquitous Energy表示，它计划通过安装太阳能窗将摩天大楼变成 "垂直太阳能农场"。

这家位于加州的公司预计将在2024年开始大批量制造用于建筑物的从地板到天花板的透明太阳能窗。它还希望扩大其合作伙伴关系，迄今为止，这些合作伙伴包括窗户公司 Asahi、Pilkington 和 Andersen。

Ubiquitous Energy 已经完成了许多示范项目，包括在密歇根州立大学和科罗拉多州的 Boulder Commons 公寓社区。

太阳能玻璃涂层由纳米材料制造

这项技术是采用一种特定的涂层，涂在任何表面上都可以变成太阳能板，可以让光通过只吸收紫外线和近红外光将其转换成能源。

这项发明可以将一般窗户变成透明的太阳能板，而且看起来与一般窗户并无分别。

技术上主要包含一种半导体材料的电池，基于阳光产生电荷，另外需要接驳电线至能源管理系统及引导电力存储在电池中。

半导体层使用真空物理气相沉积 (PVD) 沉积在玻璃上——这是窗户行业使用的标准涂层工艺——Ubiquitous Energy 计划将其技术授权给现有的玻璃制造商，以便他们可以将其整合到他们的产品中。

图说：玻璃太阳能涂层是使用吸光染料制成

来源：Ubiquitous Energy

其创新之处在于是完全透明的，其实是以肉眼观察不到的纳米材料所制成，大约只有一微米，是人类头发的100分之一左右。如果应用在建筑物上，窗户太阳能可以满足建筑物三成左右的电力需求，具体取决于地理位置、海拔和树木覆盖等因素。如果与屋顶太阳能板一起使用效果更佳。由于透明涂层会让一部份光线穿过，所以功率只有相同尺寸的太阳能板的一半，但应用层面很广，覆盖率可以弥补这个缺点。

Ubiquitous Energy副总裁 Veeral Hardev 表示：“几年前，我们报告了透明太阳能设备的最高性能，效率接近10%。尽管今天有 20% 的效率选择，但我们正在有意识地权衡透明性，以便我们可以将其放置在无法放置传统太阳能电池板的地方。”

应用场景非常广泛

如果技术成熟，将来可能日常生活中任何东西都能够从阳光中吸收并转化能源。理论上，城市可以在不改变外观的情况下在当地生产大量太阳能，从而减少大型太阳能发电厂对土地的需求。

虽然Ubiquitous Energy首先应用在窗户之上，在未来将会考虑一般的交通工具、便携式电子设备等任何可能暴露在阳光之中的东西，而且并不会改变其外观。

Ubiquitous Energy指出，如果该技术广泛采用起来，在30年内可以抵消全球 10% 的碳排放。

Ubiquitous Energy打算先专注于窗户的原因是现时全球近 40% 的碳排放来自于建筑物，所以先着手处理这个大问题。之后如果应用于其他方面，可能会让不需要充电的手机、更节能的汽车等等纷纷出现。

密歇根州立大学研究团队认为，太阳能窗和相关的透明太阳能技术可以提供美国约40%的能源需求。与屋顶太阳能装置相结合，这可能会上升到几乎100%。

世界上有这么多的玻璃，潜力是巨大的。据估计，仅美国就有50至70亿平方米的玻璃表面。

欧洲企业也在加快太阳能窗户开放

除了美国之外，欧洲一些企业也在加快太阳能窗户的研发和应用。

一家名为Physee的荷兰公司说，它正在欧洲各地的办公大楼里安装15000个 "智能窗"。这些窗户包含发电的太阳能电池和传感器技术，帮助管理建筑的能源使用和舒适度。

Physee公司表示，这些窗户将使建筑能源成本减少30%。

一家德国制造商Heliatek Gmb开发了一种部分透明的太阳能电池板，它可以吸收大约60%的太阳光。与传统的太阳能光伏电池相比，部分透明太阳能电池板的效率较低，为7.2%。然而，通过调整传输和吸收的阳光之间的平衡，可以提高太阳能发电量。

图说：窗帘太阳能板

来源：solargap

一家名为solargap的乌克兰公司开发了一种太阳能百叶窗，既能够为住户遮挡阳光，又能够充分利用太阳能可以为用户节省70％的电费。SolarGaps智能太阳能百叶窗可以安装在窗户内部或外部，可以自动跟踪机构以遵循太阳的位置可调整百叶窗的角度。百叶窗由SunPower太阳能电池制造，其使用寿命为25年，其生成的电能可以直接使用或存储在家用电池系统中，以便在停电之时，应急使用。

考虑到已经存在或正在建设中的拥有大量玻璃表面的摩天大楼和建筑的数量，利用透明太阳能板从太阳中产生可再生的清洁能源，这个潜力是巨大的。

或许，高度透明的太阳能电池将代表新太阳能电池板技术的“未来浪潮”。

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