上海交大制冷所研究团队在高效彩色太阳能光伏电池板研究中取得新进展

近日，上海交通大学制冷与低温工程研究所、太阳能发电及制冷教育部工程研究中心马涛、代彦军和王如竹等，联合香港理工大学杨洪兴教授和吕琳教授，在美国化学学会旗下期刊ACS Nano上发表了题目为 “High-Efficiency, Mass-Producible, and Colored Solar Photovoltaics Enabled by Self-Assembled Photonic Glass” 的研究论文，首次将光子玻璃（Photonic Glass）应用于彩色光伏中的颜色产生层，从而提出了一种新的低成本高效彩色光伏技术。论文第一作者为制冷与低温工程研究所博士生李贞鹏，马涛副教授和王如竹教授为共同通讯作者。

高效彩色光伏是推动建筑集成一体化光伏 (building-integrated photovoltaics, BIPV)大规模发展、实现零能耗建筑的重要技术。为此，需要采用对太阳辐射具有高透过率的材料并产生结构色。目前所采用的方法主要基于具有严格周期性的光子晶体以及光栅等结构，难以低成本规模化制备，这严重制约了高效彩色光伏的发展。本研究在单晶硅电池片上成功制备了基于分散介电微球的光子玻璃层，利用光子玻璃的选择性光学反射特性实现了低效率损失，同时基于其自组装特性实现了快速低成本制作，为高效彩色光伏的低成本制备提供了一种新的技术路径。

高效彩色光伏设计要求以及本研究所提出的方法示意图

论文对光子玻璃在光伏电池上的自组装过程、颜色产生机理及其对电池效率的影响等进行了分析，并展示了具有不同色调、且效率相对损失低于5%的彩色电池片。研究人员采用与商业化组件同样的封装设备与过程，制作了效率超过21%的彩色光伏组件，并通过加速老化测试验证了其长期稳定性。通过展示全尺寸组件（输出功率大于108 W）以及更高亮度的彩色光伏组件，论文进一步证明了该技术在实际应用中的可行性。