科学家用3D打印技术造出可调色、贴于窗户和柔性表面的太阳能电池

这种柔性电池在保持35%透光率的同时实现了9.2%的能量转换效率。

耶路撒冷希伯来大学的研究人员近日成功研制出半透明且色彩可调的太阳能电池。特别之处在于，这些电池可通过3D打印技术直接制造在窗户、建筑外墙和柔性表面上。

这些电池板彻底告别了传统太阳能阵列的笨重工业感，为设计师提供了新选择：既可制成微透光的窗户，也能变身色彩鲜艳的建筑装饰元素。

创新3D打印设计

传统太阳能电池板始终面临两难抉择：要产生更多电能，就必须阻挡更多光线。

为破解这一难题，化学研究所兼纳米科学与纳米技术中心的什洛莫·马格达西教授和利奥兹·埃特加教授从微观视角展开研究。

团队利用3D打印技术制造出微观聚合物柱阵列，这些结构相当于高精度光学栅极。制造过程中，研究人员会精确计算这些微柱的间距分布。

通过这种方式，他们能在不改变太阳能材料化学组成的前提下，精确控制光线透过量。
值得一提的是，该方法还具有环保特性。

整个打印过程避免了传统制造工艺中常见的高温处理与有毒化学物质，因此足够温和，可应用于柔性材料，为环保型太阳能塑料和箔片的生产开辟了新路径。

"我们的目标是重新思考太阳能电池实现透明度的方式，"马格达西教授表示，"通过使用无毒、无溶剂的3D打印聚合物结构，我们能以可扩展且适合实际应用的方式精确控制光线在设备中的传输。"

能量转换效率突破

建筑师长期回避太阳能玻璃，因其常呈现浑浊质感或产生破坏建筑美学的棕褐色调。

希伯来大学团队通过调整透明电极层的厚度解决了这个问题，该技术可迫使电池反射特定波长的光线。

这使得太阳能电池板能呈现多种鲜艳色彩（如同高科技彩色玻璃），而其余光谱的光线则继续穿透电池产生电能。

"最令人兴奋的是，我们能在不牺牲性能的前提下，同时定制设备的外观和柔韧性，"埃特加教授强调，"这使该技术特别适用于太阳能窗户，以及为现有建筑增设太阳能功能。"

后续实验室测试结果令人鼓舞

这种柔性电池在保持35%透光率的同时实现了9.2%的能量转换效率——这正是功能性窗户所需的理想平衡点。

此外，在持续运行和反复弯折测试中，电池始终保持着稳定的性能表现。这些成果证明了该技术能够满足真实建筑环境的严苛要求，是一种可行且耐用的解决方案。

未来，这项技术将能实现能量收集层与塑料、箔片等精细弯曲表面的结合。这将解锁全新的能源未来：智能手机屏幕可利用环境光涓流充电，汽车天窗可独立为空调系统供电。

目前研究团队正致力于完善封装层——这种薄型保护涂层可使电池在恶劣天气下持续工作数十年。

该研究成果已发表于《EES Solar》期刊。

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