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和紙一樣薄的太陽(yáng)能電池,，你見過(guò)嗎,？ 現(xiàn)在,，MIT研究團(tuán)隊(duì)搞出來(lái)了,，整個(gè)電池結(jié)構(gòu)只有2～3微米厚，模樣長(zhǎng)這樣： 不僅厚度更薄了,，并且效率也翻了n番： 每千克產(chǎn)生的電量是 傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的18倍,。
并且這項(xiàng)研究的通訊作者Vladimir Bulović還新創(chuàng)立了一家公司，準(zhǔn)備進(jìn)一步開發(fā)和商業(yè)化這款超薄太陽(yáng)能電池,。 網(wǎng)友們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)成果也抱有很大的期待： 希望這能提高傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的效率,。
再說(shuō)回這個(gè)電池本身,，它到底是怎么一回事？一起來(lái)看看～ 能做成更大面積的超薄太陽(yáng)能電池 此前,，已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)類似的薄膜太陽(yáng)能電池,，但它們都會(huì)或多或少都會(huì)有一些限制：要么是制備出的太陽(yáng)能電池尺寸太小無(wú)法商業(yè)化應(yīng)用，要么就是實(shí)際應(yīng)用效率太低,。 而MIT的這個(gè)超薄太陽(yáng)能電池,，不僅效率上有保證，而且它的可擴(kuò)展性能也是杠杠的,，Bulović教授也表示： 雖然實(shí)驗(yàn)室制作出來(lái)的樣品只有10cmX10cm,，但它毫無(wú)疑問(wèn)能做到更大尺寸。
那研究團(tuán)隊(duì)又是如何兼顧到這些的呢,？ 要想制作出 超薄的可擴(kuò)展的太陽(yáng)能電池,，首先面對(duì)的問(wèn)題就是材料的選取。 換句話說(shuō),，就是選取材料就不得不考慮到它的 工藝可行性,。 至于制備工藝，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，超薄太陽(yáng)能電池就是在薄膜載體上噴涂各種材料以及太陽(yáng)能電池層,。 研究團(tuán)隊(duì)給出了這樣一個(gè) （下圖）制備 可擴(kuò)展太陽(yáng)能電池的工藝流程：輥對(duì)輥集成。
在之前的研究中,，制備薄膜太陽(yáng)能電池一般都是采用玻璃作為載體材料,。 但玻璃很脆，不能輕易被切開修剪,，并不適用于大面積涂層技術(shù),，比如說(shuō)槽模涂層 （Slot-Die Coating）和絲網(wǎng)印刷 （screen printing）。
于是,，研究團(tuán)隊(duì)放棄使用玻璃作為載體,，轉(zhuǎn)用聚對(duì)苯二甲酸乙二酯 （PET）片,，它能夠很好地避開玻璃基板的缺陷,。 載體基板確定之后，接下來(lái)便是在上面進(jìn)行一層又一層的噴涂了,。 研究人員先是噴涂一層氟聚合物釋放層,，然后通過(guò)化學(xué)氣相沉積加入一層薄薄的聚對(duì)二甲苯，它是電氣絕緣材料,，可防止潮氣和化學(xué)腐蝕,。 此外，研究人員還使用由各種材料制成的 可打印墨水來(lái)沉積不同的太陽(yáng)能電池層,，比如選擇了一種有機(jī)半導(dǎo)體作為主動(dòng)光電轉(zhuǎn)換層,，銀納米線和導(dǎo)電聚合物作為透明電極。 這樣一來(lái)，成品太陽(yáng)能電池便制備好了,，接下來(lái)就要?jiǎng)冸x在PET片上噴涂的太陽(yáng)能薄膜,，將其轉(zhuǎn)移到另外一種復(fù)合織物上去。 這里MIT選用了Dyneema復(fù)合織物,，它是由超高分子量聚乙烯纖維夾在聚酯薄片之間制成,，是商業(yè)上可用于高強(qiáng)度、低重量應(yīng)用的最佳材料之一,。 具體過(guò)程,，是在成品太陽(yáng)能電池的邊緣涂上幾微米的膠水，然后與Dyneema接觸,，將太陽(yáng)能薄膜“扯”下來(lái)完成轉(zhuǎn)移,。
講完制備工藝，再來(lái)看看它的效率如何,？直接上數(shù)據(jù),。 MIT的太陽(yáng)能電池功率密度為370瓦/千克，重量為0.1千克/平方米,。 為了便于對(duì)照,，研究人員還擺出了傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的相關(guān)數(shù)據(jù)： 商用硅功率密度為20瓦/千克，重量為10.7千克/平方米,。玻璃基板上的碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池板的功率密度為13瓦/千克,，重量為14千克/平方米。 數(shù)據(jù)很直觀,，重量輕了100多倍,，單位千克功率翻了n番。 值得一提的是,，為了能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,，研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了更廣泛的測(cè)試，制造出一種輕質(zhì)的封裝層,，以延長(zhǎng)電池的壽命,，Bulović教授稱： （我們的）太陽(yáng)能電池不用包裝就能使用一到兩年，而通過(guò)包裝,，可以將壽命延長(zhǎng)至五至十年,。
不過(guò)有網(wǎng)友還是理性分析了一通：重量輕了百余倍，而功率密度又是按照單位重量計(jì)算的,，那折合下來(lái)單位面積的功率甚至還是不如傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池,。
研究團(tuán)隊(duì)來(lái)自MIT，其中通訊作者為Vladimir Bulović,，是麻省理工學(xué)院納米系主任,，工程學(xué)教授,。 Bulović教授領(lǐng)導(dǎo)了有機(jī)和納米結(jié)構(gòu)電子實(shí)驗(yàn)室，共同領(lǐng)導(dǎo)著MIT-Eni太陽(yáng)能前沿中心,。 截至目前,，他已經(jīng)發(fā)表了250余篇研究論文，被引用次數(shù)超過(guò)45000,，在發(fā)光二極管,、化學(xué)傳感器、可編程存儲(chǔ)器和微電子機(jī)器等領(lǐng)域發(fā)明了100多項(xiàng)美國(guó)專利,，其中大部分已經(jīng)獲得許可并被初創(chuàng)企業(yè)和跨國(guó)公司使用,。
此外，Bulović還擁有三家初創(chuàng)公司,，包括被三星收購(gòu)的量子點(diǎn)電子公司QD Vision,，主要提供新一代顯示和照明解決方案。 還有一家制造透明太陽(yáng)能電池的公司Ubiquitous Energy,。 而最新的一家初創(chuàng)公司Active Surfaces,，則是準(zhǔn)備進(jìn)一步開發(fā)和商業(yè)化文中提到的這款超薄太陽(yáng)能電池。
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發(fā)表于 2023-1-4 14:00:40
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