近日，上海交大机械与动力工程学院制冷与低温工程研究所马涛副教授在Nature子刊Nature Reviews Clean Technology发表题为“Balancing Aesthetics and Efficiency of Coloured Opaque Photovoltaics”的论文，旨在解决建筑光伏（BIPV）领域长期存在的美学需求与发电效率之间的矛盾。该研究首次系统构建了彩色光伏组件“颜色-效率”协同优化的理论框架与技术路径，为高效彩色光伏的应用提供方法指导与前瞻性研究方向。论文第一作者是博士毕业生、普林斯顿大学博士后李贞鹏，通讯作者是马涛副教授。论文合作者还包括博士生李思楠、香港理工大学严晋跃教授与湖南大学彭晋卿教授。
彩色光伏的仿真设计与优化框架
传统光伏组件受限于黑色或深蓝色外观，难以满足建筑、交通等场景的多样化美学需求。研究基于高效光伏电池基底，通过微纳光学材料设计与结构优化，使光伏器件在维持高效率的同时，呈现出可定制化的彩色以及灰白色外观，并保留其高可靠性与低成本的优势，解决BIPV领域美学光伏设计的难题。
彩色光伏的颜色调控方法与技术路径
研究以光伏组件色彩调控与材料特性的关联机制为切入点，通过理论建模揭示了不同显色状态下彩色光伏器件的效率影响规律；创新性地构建了多尺度协同优化方法，包括微观层面材料微纳光学研究、介观层面组件射线光学仿真、宏观层面等效电路建模等，建立了光伏颜色与光电效率的协同优化理论框架；系统研究了无机颜料、介电薄膜、干涉涂层等主流彩色光伏技术的实现路径，深入剖析各技术优劣性与关键瓶颈。研究提出了综合颜色与效率等多维度彩色光伏性能评价体系，以及相关测试方法，探讨了彩色光伏技术领域未来发展方向，并提出了突破现有效率瓶颈的技术路径。
研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海市高峰学科建设计划等项目的资助。团队在彩色光伏技术领域取得了系列原创性技术突破，目前已与企业合作推进技术转化和工程化应用，在上海、南京等地实现了多个示范项目落地。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s44359-025-00032-6
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