新加坡学者构建彩色过氧化硅太阳能电池 提供商业化的最佳方案

导读：新加坡的科学家们对所有现有的生产彩色不透明和半透明过氧化物太阳能电池的方法进行了审查，以应用于BIPV和城市环境。他们确定了两种一般方法，包括通过外部或内部修饰对过氧化物进行着色。

在建筑一体化光伏(BIPV)或城市环境中安装基于过氧化物太阳能电池的光伏设备，在美学整合方面带来了一系列挑战，而以低成本制造不同颜色的过氧化物太阳能电池，可能是其广泛采用和商业化的最佳解决方案。

来自新加坡南洋理工大学能源研究所的科学家们确定了两种主要的方法来制造应用于城市环境的彩色不透明和半透明过氧化物太阳能电池，并讨论了这两类技术在透明度、效率、商业可行性、可扩展性和颜色调谐性方面的优缺点。

研究小组解释说：“城市环境下高效的过氧化物太阳能电池集成的主要要求包括保持高功率转换效率的颜色可调谐性的可能性，制造工艺的简单性和可扩展性，以及透明度。”研究小组指出在类似器件的美学特性和采光之间存在不可避免的权衡。

两种方法中的一种是基于对过氧化物电池内部层，如吸收体、电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)或电极的改造。

属于这一类的具体方法包括：通过成分工程或通过调整过氧化物薄膜的厚度对过氧化物进行加工；通过着色或厚度变化或加入纳米结构来改变ETL或HTL，学者们称这是一种很有前途的方法，可以在不牺牲电池效率的情况下获得良好的可重复性和可扩展性；在ETL中加入光子晶体，学者们称这种方法特别适用于创造明亮的颜色；使用透明电极来调制透射或反射光谱峰。

科学家们解释说：“在基于内部修饰的设计中，调整透明电极厚度可能是最简单、最有利、最有效的方法，无需额外的制造工艺就能调整过氧化物的颜色。”

外部方法包括以下技术：使用介电镜或彩色涂层制作彩色过氧化物太阳能电池，尽管光吸收和效率有限；在半透明过氧化物电池表面简单沉积彩色涂层；在过氧化物电池的薄银半透明电极上应用旋涂颜料；在铟锡氧化物(ITO)/玻璃层的前端使用窄带宽反射滤光片(NBRF)。

学者们解释说：“这些外部修改导致了对过氧化物太阳能电池或半透明过氧化物电池的可重复性、制造和稳定性的最小限制。这种方法的主要限制是由于附加涂层导致的光吸收变化。”

添加彩色涂层被认为是最有前途的外部方法，因为据说它们的集成对电池的电子特性和性能影响很小。

研究小组总结道：“彩色过氧化物太阳能电池的设计考虑因素必须包括应用的效用、位置和方向，以及特定应用的功率转换效率和透明度要求。”