透明光伏:节能窗户的现状与展望

近几十年来，人类活动导致气候变化的证据引发了对可再生能源生产的研究。利用太阳能的光伏技术在世界许多地区提供了最大份额的可再生能源。薄膜光伏技术已经研究了几十年，市场份额稳步增长。薄膜光伏发电的一个新兴变种是透明光伏(TPV)——它的设计不吸收最大可能的入射辐射，而是允许可见光通过并将剩余的转化为电能。绩效指标不仅是效率，而且是效率和可见透明度的乘积。TPV的应用之一是利用其他未使用的垂直墙壁，为消耗全球大部分电力的建筑物发电。在不增加额外占地面积的情况下，TPV有潜力同时提供自然光，并满足建筑不断增长的能源需求的很大一部分。

在这个研究课题中，我们的目标是收集关于透明光伏发展的各种应用的文章，如建筑窗户。

研究主题将涵盖TPV的广泛主题，从理论研究(即热力学极限，材料模拟，波长选择性吸收物理)到基于各种材料和器件结构的TPV制造。对于非波长选择性TPV，吸收层厚度明显小于传统的薄膜太阳能电池。在此厚度范围内，会出现大量晶界和界面缺陷等问题。对于波长选择性TPV，在有机材料中的扩散长度过短往往成为瓶颈。针对这些挑战和改进其性能指标(即效率、可见透明度、颜色中性、热性能和环境敏感性)的实验技术的研究也将在本研究课题的范围内。

研究主题欢迎提交以下主题(包括原创研究和回顾):

1.波长选择性和非波长选择性透明或半透明光伏的不同材料和器件结构的理论和实验研究。研究材料方面，载体运输和设备设计将被考虑。

2.基于c-硅、CIGS、CdTe、钙钛矿、a-硅、有机半导体等的透明光伏研究

3.波长选择性透明光伏有机半导体的第一性原理密度泛函理论模拟，在可见范围内具有高透明度，在可见范围外具有高吸收。

4.解决与TPV相关的挑战的技术，例如开发超薄但高质量的吸收器，大规模透明电极，减少斜入射造成的反射损失，减少环境退化和延长寿命。

5.透明太阳能聚光器(LSC)和散射聚光器的研制。

6.半透明光伏在建筑窗户中的性能评估。这可以包括垂直方向的发电量估计和建筑能源模拟。

7.TPV的新应用，如汽车、电子显示器以及与智能窗技术(电致变色窗)的集成。