將一層兼具發電和隔熱功能的半透明光伏薄膜附著于窗戶玻璃上，可使房屋在夏天保持涼爽，冬天保持溫暖。這一既提高能源產率又減少能源消耗的革命性設計由華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室研究團隊開發完成。
日前，這一研究成果以論文的形式發表在國際頂尖期刊Cell的子刊JOULE上。該論文第一作者為孫辰、夏若曦，通訊作者為葉軒立教授、黃飛教授，華南理工大學作為論文第一單位。
據了解，研究團隊將有機半導體材料制成半透明、質輕的薄膜，可使玻璃窗成為發電設備和隔熱設備。這種新型玻璃薄膜能讓可見光透過，并通過多層薄膜結構隔斷紅外波段光線，同時對近紅外波段的光進行吸收利用，因而同時滿足透光、阻隔熱量和采光發電3個要求（見下圖）。研究顯示，使用這種同時具備發電和隔熱效果的薄膜，理論上可幫助住戶節省超過50%的用電量。
半透明太陽電池薄膜實物透光示意圖。重點在于平衡以下三方面的指標:
(1)電池效率-PCE, (2)可見光透明度-AVT, (3)紅外阻隔率-HR
葉軒立教授介紹說，這種薄膜的隔熱率可在75%到90%的范圍內調節，與市場中優質的玻璃隔熱膜水平相當, 而其光電轉換效率已達9%，比現在基于非晶硅的半透明光伏電池還要高。值得一提的是，這一研究是結合多領域應用的初次嘗試，所以就光電轉換性能來看，此電池性能仍有很大提升空間。此外，在低光強照射下，這種薄膜的光電轉換效率反而更高，因此還有望利用夜晚的室內燈光產生可觀電能。
葉教授認為目前結合隔熱功能的半透明太陽電池僅僅是有機太陽電池領域的一個新的探索。除此之外，在該領域內仍有很多其它可能的應用值得開發，例如，將半透明太陽電池薄膜應用到植物溫室上，實現整個溫室的獨立自供能，這也是非常有前景的一個項目。
據了解，葉軒立教授同時擔任華南協同創新研究院印刷新型太陽能電池創新中心主任，目前其研究成果已在華南協同創新研究院落地并逐步實施產業化。未來也會進一步與建筑界和農業界合作，探索這種新型光伏電池在不同領域的應用。
論文鏈接：https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30242-3
