摘要：
透明光伏不断发展，未来生活格局正在悄然变化
前言
随着全球对可持续能源解决方案的需求不断增长，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其开发和利用变得日益重要。在这一背景下，透明光伏技术因其在现代建筑和汽车领域的应用潜力而备受关注。
2024年6月19日，在《ACS Applied Nano Materials》期刊上，由Yujie Zhang, Pengjie Zhang, Shouzhe Feng, Jun Cao, Jingjing Wang, Yingying Zheng, Lei Shi, Chaorong Li, 和 Jiaqi Pan组成的研究团队发表了题为《Transparent p−n Junction in Cu2O/ZnS/ZnO Core−Shell Nanoarrays via In Situ Sulfuration for Enhanced Photovoltaic Stability》的论文。该论文主要阐述了一种新型透明p−n结太阳能器件的制备及其性能研究，杭州众能光电也参与研发之中，这种器件基于Cu2O/ZnS/ZnO核壳有序纳米阵列，通过原位硫化-磁控溅射方法制备，实现了在保持高透光性的同时显著提升光伏转换效率和稳定性。
图片来源：ACS Publications
csanm.3c0 1653
通过水热原位硫化-磁控溅射方法制备了有序的Cu2O/ZnS/ZnO核壳透明p−n结纳米阵列。与Cu2O/ZnO相比，Cu2O/ZnS/ZnO展现出了更高的透光率（约85%），光伏性能增强了约1.2 × 10^3倍（光伏转换效率约为1.28%），并且在6个月的周期内稳定输出。这主要归因于原位双功能的ZnS过渡层，它具有适当的费米能级和高量子产率，从而有效地优化了载流子平衡，同时保持了更高的透光性。此外，ZnS/ZnO核壳纳米阵列具有更好的载流子传输路径和增加的太阳能效率，可以优化载流子动力学平衡。而且，具有更高物理稳定性的ZnS/ZnO纳米阵列和具有更高化学稳定性的原位ZnS壳层可以有效提高光伏稳定性。
研究的核心问题是如何设计和制备一种既透明又具有高光电转换效率的p−n结太阳能器件。传统的太阳能电池虽然转换效率高，但不具备透明性，限制了它们在建筑和汽车领域的应用。因此，研究团队专注于开发一种新型的Cu2O/ZnS/ZnO核壳纳米阵列结构，旨在实现高透明度和高光伏性能的双重目标。
研究团队采用了一种结合水热法和磁控溅射技术的两步制备方法，由以下步骤来制备Cu2O/ZnS/ZnO核壳纳米阵列：
通过水热法在90°C条件下生长ZnO纳米阵列。
在65°C下对ZnO纳米阵列进行原位硫化，形成ZnS层。
使用磁控溅射技术在ZnS层上沉积Cu2O薄膜，完成核壳结构的构建。
这种方法不仅确保了材料的高质量和结构的有序性，而且通过原位硫化技术优化了材料的界面特性。
结果表明，与Cu2O/ZnO结构相比，Cu2O/ZnS/ZnO核壳结构展现出了约85%的高透光率和约1200倍的光伏性能提升，达到了约1.28%的光伏转换效率。此外，该结构在6个月的测试周期内表现出了优异的稳定性。这些结果归因于ZnS过渡层的双功能特性，它不仅优化了载流子的平衡，还提高了量子产率，从而增强了光伏性能。
这项研究不仅在理论上推动了透明光伏技术的发展，而且在实际应用中也有所拔尖，为未来透明光伏器件的设计和制备提供了重要的参考和指导。
未来的生活方式将会产生巨变，不论是光伏建筑一体化（BIPV）的革新、智能窗户技术的发展还是新能源汽车领域的应用再到可穿戴设备的创新......一系列的相关产业链将会带动起来，总之，杭州众能光电与大家一起，站在新一代光伏技术革命的前沿，开创一个更加绿色、智能、可持续的未来。让我们拭目以待，共同见证这场科技变革的力量！
