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自從光伏發(fā)電技術(shù)誕生以來，光伏行業(yè)的科學家和企業(yè)家便致力于研究像普通玻璃那樣透明的光伏面板，推動建筑和光伏一體化。從超薄硅到鈣鈦礦，雖然業(yè)界嘗試采用多種材料開發(fā)透明光伏玻璃，但此前并沒有成功的案例。不過近日Ubiquitous Energy公司卻宣稱，采用有機半導體技術(shù)開發(fā)的透明光伏玻璃可以實現(xiàn)這一目標。

(相關(guān)資料圖)

有機半導體是一種天然的電絕緣體，在摻雜適當?shù)碾姌O或在陽光下時會產(chǎn)生能量或“帶電”。有機發(fā)光二極管(OLED)就是人們所知的一種有機半導體，現(xiàn)在已經(jīng)應用在新型顯示設(shè)備中。有機半導體在溶解之后可以像墨水一樣打印，然后在玻璃基板薄薄地鋪上一層，這樣的光伏玻璃看起來比晶體硅光伏面板透明得多，使其成為制作“光伏窗戶”的合適產(chǎn)品。

不過，采用這種技術(shù)的光伏窗戶發(fā)電量并不大。據(jù)Ubiquitous Energy估計，一扇采用這種涂層的15平方英尺（3×5）的窗戶，每天生產(chǎn)的電力只有0.2度。盡管如此，考慮到擁有數(shù)千扇窗戶的高層建筑可能沒有足夠的空間安裝屋頂光伏面板，這種充分利用窗戶的方案或許也是值得考慮的。

一些示范項目已經(jīng)開始使用這種采用有機半導體制作的光伏窗戶。Ubiquitous Energy更是預計這樣的光伏窗戶將在未來幾年進入建筑市場。

NEXT Energy公司的光伏玻璃已投入試點

2023年初，戶外運動品牌Patagonia宣布在其位于加利福尼亞州文圖拉的公司總部安裝光伏窗戶，以進一步兌現(xiàn)該公司對可持續(xù)發(fā)展的承諾。該公司在總部建筑朝南的22個窗口安裝了采用NEXT Energy技術(shù)公司的透明光伏涂層的光伏窗戶，產(chǎn)生的電力用于為員工的手機和其他設(shè)備充電。

為Patagonia提供的光伏窗戶是NEXT Energy的第一個主要示范項目，該公司是從加州大學圣巴巴拉分校的有機半導體研究機構(gòu)分離出來的。NEXT Energy CTO Corey Hoven說，“在商業(yè)建筑上安裝光伏窗戶可以在需要的時候、需要的地方提供電力，降低電網(wǎng)的負荷。”

“我們希望在不破壞供應鏈的情況下進入市場。通常情況下，窗戶制造商從平板玻璃制造商采購玻璃。我們的合作伙伴是窗戶制造商，由于他們制造光伏窗戶。這樣用戶就可以從值得信賴的窗戶制造商那里購買光伏窗戶，而不必重塑供應鏈。”他補充道。

據(jù)報道，NEXT Energy的技術(shù)是在一塊玻璃上涂覆透明光伏涂層，然后采用另一塊玻璃將該涂層密封起來。由有機半導體組成的涂層，將從紅外線和紫外線中收集能量。人們通常不會意識到這種窗戶是光伏窗戶，因為這一涂層是“幾乎”是看不見的。

Hoven表示，“這個市場將有大量的機會。目前我們正在以傳統(tǒng)方式安裝光伏窗戶，但今后還有更多的機會，例如應用在整棟建筑的外墻安裝。NEXT Energy將繼續(xù)尋求合作伙伴，并在2023年安裝更多試點項目?！?/p>

“美國政府通過的《削減通脹法案》對于光伏行業(yè)的發(fā)展帶來巨大影響。建筑物的外墻現(xiàn)在也可以作為一種光伏系統(tǒng)，這是一個巨大的進步。我們現(xiàn)在已經(jīng)超越在地面或屋頂安裝光伏系統(tǒng)的階段，未來將制造更美觀的光伏系統(tǒng)?！彼a充道。

Ubiquitous Energy到2025年將規(guī)模量產(chǎn)光伏玻璃

開篇提到的Ubiquitous Energy是11年前從麻省理工學院拆分出來獨立運營的，該公司研究人員正在探索如何使光伏發(fā)電設(shè)施更輕、更靈活。通過光譜工程和有機光伏技術(shù)，Ubiquitous Energy開發(fā)了一種完全透明的無色涂層，并已在科羅拉多州博爾德市的住宅安裝試點這種光伏窗戶。

據(jù)悉，Ubiquitous Energy的光伏窗戶已經(jīng)安裝到密歇根州立大學、科羅拉多州博爾德市的一座商業(yè)大樓、位于俄亥俄州的NSG Pilkington等建筑上。Ubiquitous Energy戰(zhàn)略副總裁Hardev表示，公司開發(fā)這一技術(shù)已經(jīng)得到了驗證，下一階段將是向世界各地的制造商授權(quán)，加速在全球范圍的推廣。”

Hardev指出，雖然近年來市場上出現(xiàn)了許多半透明光伏產(chǎn)品，但Ubiquitous Energy的產(chǎn)品是完全透明的光伏玻璃。當人們從光伏窗戶向外看，看不到任何顏色或摻雜物，就像使用普通窗戶一樣，完全看不出有什么兩樣。

“我們的產(chǎn)品的電源轉(zhuǎn)換效率高達10%，這與傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)的效率不相上下。我們的技術(shù)與薄膜光伏發(fā)電技術(shù)的表現(xiàn)非常相似，在偏角或漫射光的條件下表現(xiàn)也非常好?！盚ardev介紹，“公司正在繼續(xù)籌集資金啟動一條專用生產(chǎn)線，希望在今年年底前破土動工，并在2025年下半年為住宅和商業(yè)建筑提供產(chǎn)品?！?/p>

綜上可見，光伏窗戶并不會產(chǎn)生像傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)那樣多的電力，但隨著在越來越多的商業(yè)建筑安裝光伏窗戶，仍不失為一種替代屋頂或地面光伏系統(tǒng)的選擇。尤其是在寸土寸金的城市商業(yè)區(qū)，這樣的融合或?qū)⒊蔀槠髽I(yè)踐行綠色發(fā)展的上佳選擇！