透明太陽能電池能無縫整合于窗戶、屏幕等物品的表面，正引領可再生能源的前沿發展，但相關技術仍需克服多項關鍵挑戰。兼具發電效能與美觀設計雙重優勢的半透明有機光伏電池因此成為研究熱點。
近日，香港理工大學（簡稱港理工）研究團隊成功開發出一項創新評估參數，可用于量度不同光活性材料在半透明太陽能電池（ST-OPV）中的應用潛力，篩選出最佳材料組合，推動研發高效ST-OPV，并為其用于智能窗戶及可持續建筑奠定基礎。相關研究成果發表于《自然-通訊》。
ST-OPV擁有選擇性吸收陽光、生產成本低及環保等特性，在建筑光伏一體化領域中展現出巨大發展空間。為了徹底釋放ST-OPV的應用潛力，科學界正嘗試結合不同光活性材料及利用先進器件工程技術，不斷提升ST-OPV的能量轉換率及穩定性等，同時讓電池的顏色更加自然，不會對建筑物的外觀構成影響。
港理工電機及電子工程學系講座教授李剛、研究員俞江升，利用所建立的FoMLUE參數篩選了一系列經典光活性材料，通過分析材料的歸一化吸光度，評估其平均可見光透射率、帶隙和電流密度等關鍵參數。研究人員發現，以FoMLUE值最優異的三元材料組合制成的ST-OPV，較同類型產品具備更佳的隔熱性能及運行穩定性，光能利用效率更高達6.05%，刷新半透明太陽能電池的效率紀錄。
此外，該研究也揭示了地理因素對ST-OPV性能表現的影響。為了探究ST-OPV太陽能窗戶的發電和節能效益，研究團隊構建了一個瞬態模型，模擬電池的功率輸出，從而分析其對建筑空間冷暖負荷的影響。該模型應用于國內371個城市，結果顯示超九成的城市實現了年度負荷的正向減排。地理分析更指出，夏季炎熱、冬季溫暖的地區最適合安裝ST-OPV玻璃窗戶，其在這些地區達到的年總節能量可高達1.43吉焦每平方米。
論文通訊作者李剛表示："太陽能窗戶作為新興的太陽能光伏應用，為建筑光伏一體化、新能源汽車和農業溫室等領域的實際應用開拓了新局面。該研究證實了高效ST-OPV具備多功能性和地理適應性等多重優勢，可用于建造可持續、節能的智能窗戶，且不影響建筑設計完整性，商業化前景廣闊。"
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-62546-8
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