理大電機及電子工程學系能源轉換技術講座教授、鍾士元爵士可再生能源教授李剛教授聯同研究員俞江升博士,成功開發一項創新評估參數,可用以量度不同光活性材料在半透明太陽能電池中的應用潛力,篩選出最佳材料組合,推動研發高效半透明太陽能電池,並為其用於智能窗戶及可持續建築奠定基礎。
ST-OPV擁有選擇性吸收陽光、生產成本低及環保等特性,在建築光伏一體化領域中展現出巨大發展空間。為了徹底釋發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,不會對建築物的外觀構成影響。
團隊利用他們建立的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製成的半透明太陽能電池,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,研究亦揭示了地理因素對半透明太陽能電池性能表現的影響。為了探究半透明太陽能電池太陽能窗戶的發電和節能效益,研究團隊建構了一個瞬態模型,模擬電池的功率輸出,從而分析其對建築空間冷暖負荷的影響。該模型應用於中國371個城市,結果顯示逾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半透明太陽能電池玻璃窗戶,其在該些地區達到的年總節能量可高達1.43 GJ m⁻²。
他們題為「Semitransparent organic photovoltaics with wide geographical adaptability as sustainable smart windows」(半透明有機光伏電池實現具廣泛地理適應性的可持續智能窗戶)的研究成果已於期刊《Nature Communications》內發表。
展望未來,研究團隊會致力就提升半透明太陽能電池的長期穩定性提出創新方案,並推動其向大面積太陽能組件發展,實現半透明太陽能電池的商業化應用。
李教授現為潘樂陶慈善基金智慧能源研究院副院長、光子技術研究院管理委員會成員,以及智能可穿戴系統研究院和可持續城市發展研究院成員。
研究全文: https://www.nature.com/articles/s41467-025-62546-8 ( 只有英文)
網上報導:
Tech Xplore - https://polyu.me/3IXUcH1(只有英文)
Mirage - https://polyu.me/3WiQSsY((只有英文)
大公報 - https://polyu.me/3L46BJY
巴士的報 - https://polyu.me/3WNvlZA
Eurek Alert - https://polyu.me/4oy1Tm9(只有英文)
紫荊雜誌社 - https://polyu.me/47Cz16B
Unwire.hk - https://polyu.me/3WksS8Y
科學網 - https://polyu.me/4o6YyLa
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