在城市大年夜范围安排太阳能的一大年夜实际障碍，是“面板往哪儿放”。传统光伏组件不仅本身不透明且体积厚重，还须要加装保护玻璃、封装层、金属支架与安装构造，一个标准家庭用面板重达 18～23 千克，单块功率大年夜约 350～450 瓦，要让一栋大年夜型写字楼仅凭屋顶光伏“自给自足”几乎不实际，而很多高密度城市也缺乏大年夜面积旷地来铺设光伏电站。将不透明且沉重的光伏板覆盖在玻璃幕墙外侧，不只改变建筑外不雅，还会影响采光与热工机能，是以若何应用本就大年夜面积存在的玻璃外面，一向是透明光伏技巧攻关的偏向。
NTU 团队的筹划，是应用钙钛矿这一近十年来光伏范畴的“明星材料”。这类晶体材料制备成本潜在较低、理论效力高，并且在弱光和散射光前提下仍能保持较好发电机能，异常合适高楼林立、暗影交错的城市峡谷情况，可在非最佳朝向、非最强日照时段持续发电，弥补传统硅基电池对直射阳光高度依附的不足。研究团队在实验中制备了厚度为 10、30 和 60 纳米的超薄钙钛矿接收层，不透冥器件在这三种厚度下的光电转换效力依次达到约 7%、11% 和 12%。在此基本上，他们还做出一款 60 纳米厚的半透冥器件，效力为 7.6%，同时仍可透过约 41% 的可见光，在“看得见外面风景”和“有本质发电才能”之间找到均衡。
与市情上效力跨越 20% 的传统太阳能组件比拟，这一数字并不算刺眼，但在器件几乎“零重量”、可在弱光下工作、且能直接融入玻璃构造的前提下，其体系层面的吸引力明显不合。更重要的是，NTU 的器件为“色彩中性”，不会给玻璃带来明显的色偏或染色感，外不雅上仍与通俗透明玻璃邻近，这对于讲究立面后果的现代建筑尤为关键。研究团队指出，经由过程精确控制钙钛矿层的沉积厚度，可以在制造阶段调节透明度与效力的衡量，以适配不合应用处景的需求。
此次工作的另一大年夜亮点在于制备工艺。团队并未采取今朝实验室常见的溶液旋涂等湿法工艺，而是采取了工业上成熟的真空热蒸镀技巧：在真空腔体内加热材料，使其汽化后在基底外面沉积成超薄膜层。研究人员表示，这是初次完全经由过程真空工艺制备超薄钙钛矿太阳能电池，这类技巧已经广泛应用于半导体和显示家当，可实现大年夜面积、厚度高度平均且无溶剂污染的薄膜，对将来范围化临盆与良率控制具有明显优势。
按研究团队的估算，假如这一技巧在工程上获获成功放大年夜并集成到高层建筑玻璃幕墙上，例如纽约“一号世贸中间”这类超高层的整片玻璃立面，理论上每年可产生数以百万千瓦时计的电能，约相当于供给 40 户美国通俗家庭一年的用电量。团队负责人、NTU 物理与数学科学学院以及材料科学与工程学院的副传授 Annalisa Bruno 指出，全球约有 40% 的能源消费源自建筑情况，是以将建筑外面无缝转化为发电资产的技巧正变得日益急切。
不过，通往实际的路依然布满挑衅。钙钛矿光伏固然在实验室屡次刷效力记载，但在贸易化门路上始终被“寿命难题”困扰：材料对水汽、氧气、热和紫外线都很敏感，经久裸露在户外情况中轻易退化，如安在多年运行中保持稳定机能，是这一范畴公认的技巧瓶颈。未介入该研究的剑桥大年夜学传授 Sam Stranks 对此评价称，该成果令人鼓舞，但下一步关键在于开展经久稳定性、经久性以及大年夜面积器件机能的验证。从实验室中做出小面积高机能样品，与实际临盆成千上万平方米的“发电玻璃”之间，仍隔着一条不小的工程鸿沟。
尽管如斯，假如经久性和范围化临盆问题最终获得解决，其潜在影响将十分深远。现代城市的外立面已被大年夜量玻璃覆盖，这些玻璃今朝除了采光之外，还会增长建筑内部的制冷负荷；若能将个中哪怕一部分转换为隐形发电单位，将在不额外占用地盘的前提下，开辟出全新的分布式城市能源收集。NTU 团队认为，应用前景不仅限于建筑立面，还可延长至车辆玻璃、天窗、可穿戴电子设备以及智能眼镜等场景，轻质、半透明光伏有望让一部分设备在日常情况光照下持续迟缓充电，而无需克意裸露出传统的“黑色电池板”。
科研团队已经由过程南洋理工大年夜学的技巧转化机构 NTUitive 为这类超薄钙钛矿薄膜构造提交专利申请，并正与家当伙伴合作，验证和标准化其热蒸镀制程，为后续家当化打基本。今朝，这一技巧仍处于研究阶段，但在“隐形光伏”这一偏向上迈出了关键一步，也为“让窗户本身发电”的城市能源新图景增加了更多实际想象空间。
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