自從光伏發電技術誕生以來，光伏行業的科學家和企業家便致力于研究像普通玻璃那樣透明的光伏面板，推動建筑和光伏一體化。從超薄硅到鈣鈦礦，雖然業界嘗試采用多種材料開發透明光伏玻璃，但此前并沒有成功的案例。不過近日Ubiquitous Energy公司卻宣稱，采用有機半導體技術開發的透明光伏玻璃可以實現這一目標。
有機半導體是一種天然的電絕緣體，在摻雜適當的電極或在陽光下時會產生能量或“帶電”。有機發光二極管(OLED)就是人們所知的一種有機半導體，現在已經應用在新型顯示設備中。有機半導體在溶解之后可以像墨水一樣打印，然后在玻璃基板薄薄地鋪上一層，這樣的光伏玻璃看起來比晶體硅光伏面板透明得多，使其成為制作“光伏窗戶”的合適產品。
不過，采用這種技術的光伏窗戶發電量并不大。據Ubiquitous Energy估計，一扇采用這種涂層的15平方英尺（3×5）的窗戶，每天生產的電力只有0.2度。盡管如此，考慮到擁有數千扇窗戶的高層建筑可能沒有足夠的空間安裝屋頂光伏面板，這種充分利用窗戶的方案或許也是值得考慮的。
一些示范項目已經開始使用這種采用有機半導體制作的光伏窗戶。Ubiquitous Energy更是預計這樣的光伏窗戶將在未來幾年進入建筑市場。
NEXT Energy公司的光伏玻璃已投入試點
2023年初，戶外運動品牌Patagonia宣布在其位于加利福尼亞州文圖拉的公司總部安裝光伏窗戶，以進一步兌現該公司對可持續發展的承諾。該公司在總部建筑朝南的22個窗口安裝了采用NEXT Energy技術公司的透明光伏涂層的光伏窗戶，產生的電力用于為員工的手機和其他設備充電。
為Patagonia提供的光伏窗戶是NEXT Energy的第一個主要示范項目，該公司是從加州大學圣巴巴拉分校的有機半導體研究機構分離出來的。NEXT Energy CTO Corey Hoven說，“在商業建筑上安裝光伏窗戶可以在需要的時候、需要的地方提供電力，降低電網的負荷?！?/p>
“我們希望在不破壞供應鏈的情況下進入市場。通常情況下，窗戶制造商從平板玻璃制造商采購玻璃。我們的合作伙伴是窗戶制造商，由于他們制造光伏窗戶。這樣用戶就可以從值得信賴的窗戶制造商那里購買光伏窗戶，而不必重塑供應鏈?！彼a充道。
據報道，NEXT Energy的技術是在一塊玻璃上涂覆透明光伏涂層，然后采用另一塊玻璃將該涂層密封起來。由有機半導體組成的涂層，將從紅外線和紫外線中收集能量。人們通常不會意識到這種窗戶是光伏窗戶，因為這一涂層是“幾乎”是看不見的。
Hoven表示，“這個市場將有大量的機會。目前我們正在以傳統方式安裝光伏窗戶，但今后還有更多的機會，例如應用在整棟建筑的外墻安裝。NEXT Energy將繼續尋求合作伙伴，并在2023年安裝更多試點項目?！?/p>
“美國政府通過的《削減通脹法案》對于光伏行業的發展帶來巨大影響。建筑物的外墻現在也可以作為一種光伏系統，這是一個巨大的進步。我們現在已經超越在地面或屋頂安裝光伏系統的階段，未來將制造更美觀的光伏系統?！彼a充道。
Ubiquitous Energy到2025年將規模量產光伏玻璃
開篇提到的Ubiquitous Energy是11年前從麻省理工學院拆分出來獨立運營的，該公司研究人員正在探索如何使光伏發電設施更輕、更靈活。通過光譜工程和有機光伏技術，Ubiquitous Energy開發了一種完全透明的無色涂層，并已在科羅拉多州博爾德市的住宅安裝試點這種光伏窗戶。
據悉，Ubiquitous Energy的光伏窗戶已經安裝到密歇根州立大學、科羅拉多州博爾德市的一座商業大樓、位于俄亥俄州的NSG Pilkington等建筑上。Ubiquitous Energy戰略副總裁Hardev表示，公司開發這一技術已經得到了驗證，下一階段將是向世界各地的制造商授權，加速在全球范圍的推廣?！?/p>
Hardev指出，雖然近年來市場上出現了許多半透明光伏產品，但Ubiquitous Energy的產品是完全透明的光伏玻璃。當人們從光伏窗戶向外看，看不到任何顏色或摻雜物，就像使用普通窗戶一樣，完全看不出有什么兩樣。
“我們的產品的電源轉換效率高達10%，這與傳統光伏系統的效率不相上下。我們的技術與薄膜光伏發電技術的表現非常相似，在偏角或漫射光的條件下表現也非常好?！盚ardev介紹，“公司正在繼續籌集資金啟動一條專用生產線，希望在今年年底前破土動工，并在2025年下半年為住宅和商業建筑提供產品?！?/p>
綜上可見，光伏窗戶并不會產生像傳統光伏系統那樣多的電力，但隨著在越來越多的商業建筑安裝光伏窗戶，仍不失為一種替代屋頂或地面光伏系統的選擇。尤其是在寸土寸金的城市商業區，這樣的融合或將成為企業踐行綠色發展的上佳選擇！
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