Den nya tekniken har en effektomvandlingseffektivitet på cirka 12 % när de belyses från fluordopade tennoxidelektroder eller grafentoppelektroderna, jämfört med 7 % av konventionella semitransparenta solceller.

Att utveckla transparenta eller semitransparenta solceller med hög effektivitet och låg kostnad för att ersätta de befintliga ogenomskinliga och dyra kiselbaserade solpanelerna har blivit allt viktigare på grund av de ökande kraven från byggnadsintegrerade solcellssystem (BIPV). Institutionen för tillämpad fysik vid Hong Kong Polytechnic University (PolyU) har framgångsrikt utvecklat effektiva och billiga halvtransparenta perovskitsolceller med grafenelektroder. Effektomvandlingseffektiviteten (PCE) för denna nya uppfinning är cirka 12 % när de belyses från fluordopade tennoxidbottenelektroder (FTO) eller grafentoppelektroderna, jämfört med 7 % av konventionella semitransparenta solceller. Dess potentiella låga kostnad på mindre än 0,5 HK$/Watt, mer än 50 % minskning jämfört med den befintliga kostnaden för Silicon solceller, kommer att göra det möjligt att använda den i stor utsträckning i framtiden.

Solenergi är en viktig källa till förnybar energi, i vilken solcell kommer att användas för att omvandla ljusenergi direkt till elektricitet genom fotovoltaisk effekt. Den första generationens solpaneler av kristallint kisel är mycket stabil med effektiv energiomvandling, men ogenomskinlig och dyr. Andra generationens solcell, nämligen tunnfilmssolcell, är lätt i vikt och kan göras flexibel. Dock, de är gjorda av sällsynta material med komplicerad struktur och behöver högtemperaturbehandlingar. Med forskningsmålen att producera solpaneler av höga PCE, enkel tillverkning, och låg kostnad, de senaste åren, forskare har undersökt tredje generationens solceller. Perovskite solcell som en ny tredje generationens solcell har väckt stor uppmärksamhet nyligen på grund av sin höga effektkonverteringseffektivitet, bekväm tillverkningsprocess och potentiellt låg kostnad.

Med syftet att förbättra PCE och minska kostnaderna för halvtransparenta solpaneler, PolyU-forskaren har utvecklat de första någonsin tillverkade semitransparenta perovskitsolcellerna med grafen som elektrod. Grafen är en idealisk kandidat för transparenta elektroder i solceller med hög transparens, god ledningsförmåga och potentiellt låg kostnad. Den halvtransparenta egenskapen hos solcellen gör att den absorberar ljus från båda sidor, och kan användas i stor utsträckning i fönster, fasader, jalusier och tak på byggnader för att omvandla solenergi till elektricitet, vilket ökar ytan för insamling av solenergi avsevärt.

Medan grafen som ett avancerat material uppfanns för mer än 10 år sedan, PolyU förnyade enkla bearbetningstekniker för att förbättra ledningsförmågan hos grafen för att möta kraven för dess tillämpningar i solceller. För det första, konduktiviteten hos grafen förbättrades dramatiskt genom att belägga ett tunt lager av ledande polymer poly-(3, 4-etylendioxitiofen):poly(styrensulfonat) (PEDOT:PSS), som också användes som ett vidhäftningsskikt till det aktiva perovskitskiktet under lamineringsprocessen. För det andra, för att ytterligare förbättra effektiviteten av kraftomvandlingen, PolyU-forskare fann att genom att tillverka solcellen med flerskikts kemisk ångavsättningsgrafen som genomskinliga översta elektroder, elektrodens arkresistans skulle kunna reduceras ytterligare samtidigt som elektrodernas höga transparens bibehålls. Slutligen, prestandan för denna nya uppfinning optimeras ytterligare genom att förbättra kontakten mellan de översta grafenelektroderna och håltransportskiktet (spiro-OMeTAD) på perovskitfilmerna.

På grund av den utmärkta mekaniska flexibiliteten hos grafen och den bekväma förberedelsen av enheterna, PolyU:s uppfinning kan användas för massproduktion av de semitransparenta perovskitsolcellerna med tryck eller rulle till rulle-process. De semitransparenta solcellerna kommer att fylla tomrummet på marknaden som inte kan uppnås genom att de befintliga solcellerna dominerar marknaden.

Studieresultat har publicerats i Avancerade material , en ledande tidskrift inom materialvetenskap.