近日，上海交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所、太陽(yáng)能發(fā)電及制冷教育部工程研究中心馬濤、代彥軍和王如竹等，聯(lián)合香港理工大學(xué)楊洪興教授和呂琳教授，在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)旗下期刊ACS Nano上發(fā)表了題目為 “High-Efficiency, Mass-Producible, and Colored Solar Photovoltaics Enabled by Self-Assembled Photonic Glass” 的研究論文，首次將光子玻璃（Photonic Glass）應(yīng)用于彩色光伏中的顏色產(chǎn)生層，從而提出了一種新的低成本高效彩色光伏技術(shù)。論文第一作者為制冷與低溫工程研究所博士生李貞鵬，馬濤副教授和王如竹教授為共同通訊作者。

高效彩色光伏是推動(dòng)建筑集成一體化光伏 (building-integrated photovoltaics, BIPV)大規(guī)模發(fā)展、實(shí)現(xiàn)零能耗建筑的重要技術(shù)。為此，需要采用對(duì)太陽(yáng)輻射具有高透過(guò)率的材料并產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色。目前所采用的方法主要基于具有嚴(yán)格周期性的光子晶體以及光柵等結(jié)構(gòu)，難以低成本規(guī)?；苽洌@嚴(yán)重制約了高效彩色光伏的發(fā)展。本研究在單晶硅電池片上成功制備了基于分散介電微球的光子玻璃層，利用光子玻璃的選擇性光學(xué)反射特性實(shí)現(xiàn)了低效率損失，同時(shí)基于其自組裝特性實(shí)現(xiàn)了快速低成本制作，為高效彩色光伏的低成本制備提供了一種新的技術(shù)路徑。

論文對(duì)光子玻璃在光伏電池上的自組裝過(guò)程、顏色產(chǎn)生機(jī)理及其對(duì)電池效率的影響等進(jìn)行了分析，并展示了具有不同色調(diào)、且效率相對(duì)損失低于5%的彩色電池片。研究人員采用與商業(yè)化組件同樣的封裝設(shè)備與過(guò)程，制作了效率超過(guò)21%的彩色光伏組件，并通過(guò)加速老化測(cè)試驗(yàn)證了其長(zhǎng)期穩(wěn)定性。通過(guò)展示全尺寸組件（輸出功率大于108 W） 以及更高亮度的彩色光伏組件，論文進(jìn)一步證明了該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。

彩色光伏組件的外觀、反射率、電學(xué)性能以及耐候性測(cè)試
 

該論文被美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)(AAAS)主辦的全球科學(xué)新聞發(fā)布平臺(tái)Eurekalert!，以及ScienceDaily等媒體報(bào)道。