近日，耶路撒冷希伯来大学的研究人员通过3D打印技术，成功制造出一种颜色可调、半透明的柔性钙钛矿太阳能电池，其透光率和外观颜色可在不改变吸光材料本身化学性质的情况下进行独立调控。



这项研究为解决半透明太阳能电池在建筑一体化光伏等应用中面临的光学与性能矛盾提供了新思路。

与大多数通过减薄吸光层或改变其化学成分来实现透明度的现有设计不同，该研究团队选择了一条创新路径。他们保持钙钛矿成分不变，转而利用喷墨打印技术，在沉积活性层前制造出聚合物微柱阵列。

这种经过设计的UV固化无溶剂墨水能形成规整的圆形特征并交联成耐溶剂聚合物。当钙钛矿沉积时，它会填充微柱之间的空隙，而微柱区域则保持透明，从而在电池内部形成了规则的微观非活性窗口阵列。

通过精确调整微柱之间的间距，研究人员可以控制通过电池的光线量，实现从约25%到34%的平均可见光透过率调节。



这种结构设计不仅调控了光学性能，还显著提升了器件的机械耐久性。在弯曲测试中，带有微柱结构的电池在经历1000次弯曲循环后，仍能保持80-98%的初始性能，远优于无结构电池的表现。

在颜色调节方面，研究人员通过调整透明顶电极中氧化钼层的厚度，实现了反射颜色从紫色到黄色的偏移，同时保持透明度在30%以上，由此制得的彩色器件效率约为6%至8%。

这项工作展示了如何将“美观定制化”与“发电效能及稳定性”这两个通常矛盾的需求进行解耦。研究人员指出，通过结构设计而非化学改性来独立调控电池的光学外观和机械性能，为光伏建筑一体化等应用提供了全新的产品差异化思路。

该研究的核心发现已发表在题为《具有3D微柱结构的半透明颜色可调钙钛矿太阳能电池》的论文中，作者包括Vikas Sharma、Ouriel Bliah等人。

这项技术揭示了利用增材制造的精准图案化能力，开发同时满足美学设计和工程性能要求的光伏组件的商业潜力，有望在高端建筑幕墙、消费电子集成光伏等领域开辟高附加值市场。