维度网讯，试想一下这样的场景：汽车停在太阳底下，车窗和天窗就能顺便给电池充电；或者你戴的智能眼镜，镜片本身就能收集光线并直接为镜架里的电子元件供电。

随着新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家们研发出一种全新的超薄透明太阳能电池，这些科幻般的设想离现实又近了一步。

由安娜丽莎・布鲁诺(Annalisa Bruno)副教授领衔的研究团队，研发出一种超薄透明钙钛矿太阳能电池。其厚度仅相当于头发丝的万分之一，是传统钙钛矿电池的五十分之一。

更引人关注的是，尽管厚度大幅降低，这种电池的光电转换效率创下了迄今为止同类超薄钙钛矿太阳能电池的新高。

相关成果已经发表在《美国化学学会能源快报》。研究人员认为，未来这项技术在几乎不会改变原有外观的情况下，有望广泛应用于建筑、汽车以及可穿戴设备等场景。

这种电池呈半透明和中性色调，因此它能够嵌入窗户或建筑外立面之中，让整栋建筑在外观几乎不变的情况下具备发电能力。

“全球大约40%的能源消耗都来自建筑领域，因此，对于可将建筑外立面转化为发电载体的相关技术，市场需求正愈发迫切。”南洋理工大学物理与数学科学学院和材料科学与工程学院的布鲁诺副教授说道。

南洋理工大学能源研究所可再生能源与低碳解决方案及储能集群主任布鲁诺教授补充道：“我们的钙钛矿电池优势很明显：制造工艺简单，低温就能生产。而且，还可以根据需求调节吸收特定波长的光，同时保持透明特性。此外，它还具备大面积量产潜力，从而降低整体碳排放。”

与传统硅基太阳能板不同，这种钙钛矿电池哪怕在间接阳光和散射光条件下也能持续发电。这一点尤其适用于新加坡这样的高密度城市环境，即大量以垂直幕墙为主的高层建筑，加之云层覆盖频繁，传统太阳能板往往难以充分利用阳光。

研究团队举例称，如果未来实现规模化应用，大面积玻璃幕墙将不再只是建筑外壳，而可能成为城市发电站。

按照初步测算，若将该技术应用于莱佛士坊(Raffles Place)或滨海湾(Marina Bay)等区域的玻璃幕墙写字楼，理论上年发电量可达到数十万千瓦时。

具体能发多少电取决于玻璃面积和建筑朝向，但其年发电能力足以满足约100 套新加坡建屋发展局标准四房式组屋的全年用电需求。

制造近乎隐形的太阳能电池

钙钛矿太阳能电池其实是由多层结构组成的，其中最核心的就是一层能吸收阳光并将其转化为电能的半导体层。

为了造出这种超薄的电池，南洋理工的团队采用了一种工业兼容的制备方法，即热蒸发工艺。简单来说，就是先把原材料放进真空室里加热至蒸发，然后再凝结沉降到基底表面，形成一层极薄的膜。

这套方法的好处在于，它能在大面积材料上沉积出既均匀又纤薄的钙钛矿层。而且整个过程不需要用到有毒溶剂，同时还能减少电池内部的缺陷，让光电转换的效率更高。

通过精准调节工艺参数，研究人员成功控制了钙钛矿层的厚度，并制备出不透明或者半透明的电池器件。

团队表示，这是全球首次完全用真空工艺制备出来超薄钙钛矿太阳能电池。这意味着，这项技术离未来大规模工业化量产又近了一大步。

凭借这一技术，研究人员成功将钙钛矿吸收层做到仅10纳米厚，同时仍保持可观发电性能。

当钙钛矿层厚度分别为10纳米、30纳米和60纳米时，不透明电池的光电转换效率分别达到约7%、11%和12%。

而一款厚度为60纳米的半透明电池，在允许约41%可见光透过的同时，仍实现了7.6%的发电效率。

研究团队称，这一性能已经跻身同类半透明钙钛矿太阳能电池的领先水平。

这意味着未来建筑窗户既能保持采光和通透感，又能同步发电。这对于太阳能窗户、玻璃幕墙或者着色的建筑外立面来说意义重大。

论文第一作者，前南洋理工大学能源研究所的博士生卢克・怀特博士(Luke White)表示：“通过精准控制热蒸发过程，研究人员已经能够自由调节太阳能电池的透明度。这给绿色建筑打开了新思路，比如装上那种既能遮阳又能发电的有色窗户。”

剑桥大学化学工程与生物技术系能源材料与光电子学教授萨姆・斯特兰克斯(Sam Stranks)作为第三方专家也点评道：“这种方法对薄膜的厚度和均匀性把控得非常到位，而这恰恰是未来半透明太阳能电池走向大面积商业化的关键前提。”

“半透明钙钛矿电池是一条令人兴奋的技术路线，它让我们能从那些传统硅板很难施展拳脚的地方收集能量，比如窗户、外墙甚至轻便的电子设备上。”

“目前的研究结果在透明度和发电量之间取得了很好的平衡。不过，接下来真正决定技术能否落地的，将是其在长期稳定性、耐用性以及大面积应用下的性能表现。”

为城市持续供能

布鲁诺教授长期深耕钙钛矿太阳能领域，其此前关于热蒸发钙钛矿电池的研究已经开始迈向产业化。这不仅推动了整个行业的发展，也为未来实现产业落地铺平了道路。

她的这些创新成果也得到了南洋理工大学创新与创业计划的大力支持。该计划旨在帮助科研团队加速推动前沿技术从实验室走向产业化。

目前，团队已经通过学校的成果转化公司NTUitive，为这种新型结构的超薄钙钛矿薄膜申请了专利。

现在，研究人员正在和企业接洽，准备验证并将本研究中采用的热蒸发工艺标准化。在正式推向市场之前，他们还要继续提升电池的长期稳定性、耐用性以及大面积生产时的性能表现。

随着城市越来越拥挤，用电需求也越来越大，建筑物正在被重新定义，它们不再只是能源消耗者，更是潜在的清洁能源生产者。

如今，屋顶太阳能板已经较为普及，但建筑物的垂直面，比如窗户和整面的玻璃幕墙，还是一片未被开发的巨大蓝海。

此次突破，让透明太阳能电池向融入建筑、汽车、可穿戴设备等领域迈出了关键一步。这也意味着，未来的城市可以在不额外占用土地的情况下，自己就能生产更多的清洁电力。

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