3D打印柱狀結構，造出“能調色”太陽能電池

耶路撒冷希伯來大學的一項新研究開發出一種半透明、顏色可調的太陽能電池，旨在提升3D打印工藝。由該大學化學研究所及納米科學與納米技術中心的Shlomo Magdassi和Lioz Etgar領導的團隊，研發出一種半透明、柔性的鈣鈦礦太陽能電池。該電池既能發電，又能讓設計師控制其透光量和外觀顏色。

這項新技術提供了將太陽能技術集成到窗戶、建筑外墻和曲面上的方法，且不影響外觀或性能。該電池的設計旨在適用于傳統太陽能板無法工作的場所，例如窗戶和柔性表面。

研究人員利用3D打印的柱狀結構，可以在不改變太陽能電池材料本身的情況下，精確調節其透光量和外觀顏色。由此形成的系統在保證高能量輸出和耐用性的同時，賦予設計師對其外觀與功能更大的控制權。

調控光線透射
該設計的核心是一組通過3D打印制造的微型聚合物柱陣列。這些微結構如同精密成型的開口，能調控光線透射，從而無需改變太陽能材料本身。由于該方法避免了高溫和有毒溶劑的使用，因此非常適合柔性表面，也更有利于環保制造。

研究人員旨在通過對透光性的控制實現實用化成果。“我們的目標是重新思考太陽能電池如何實現透明化，”研究員Shlomo Magdassi表示，“通過使用由無毒、無溶劑材料制成的3D打印聚合物結構，可以精確控制光線在器件中的傳播方式，這種方法具備可擴展性，適用于實際應用。”

通過顏色調控外觀
研究人員還展示了可通過顏色調控太陽能電池的外觀。通過調整透明電極層的厚度，該器件能反射特定波長的光，從而使太陽能電池板呈現出不同的顏色，同時持續發電。

這一工藝在不影響性能的前提下提供了靈活性。“令人興奮的是，我們可以在不犧牲性能的前提下，同時定制器件的外觀和柔性程度，”研究員Lioz Etgar表示，“這使得該技術特別適用于太陽能窗戶以及為現有建筑增添太陽能功能。”

研究人員指出，在實驗室測試中，這種柔性太陽能電池的功率轉換效率最高達到9.2%，平均可見光透光率約為35%。在反復彎折和長時間運行過程中，其性能保持穩定，這是其在實際建筑環境中應用的關鍵指標。

展望未來，該團隊計劃通過保護性封裝和阻隔層來提高其長期耐久性，目標是推動這項技術更接近商業化應用。