迄今最轻薄太阳能电池问世 轻薄至能附在肥皂泡上

麻省理工学院(MIT)的研究团队于《有机电子杂志》年联合发表了一篇论文,宣布了迄今为止最轻太阳能电池的开发,并详细展示了这项新研究

虽然这项研究仍处于早期实验阶段,但这一新太阳能电池概念的验证将对新一代便携式电子设备产生巨大影响。

这项研究由美国国家科学基金会和ENI麻省理工学院先进太阳能中心资助。 在这个最初的实验中,新的太阳能电池主要由基底和涂层组成 “团队”的弗拉基米尔布洛维?这位教授说,这项新技术的关键是将太阳能电池的制造过程、支撑衬底和绝缘保护涂层整合成一个步骤。

选择好基板的位置后,在制造过程中不需要其他处理、清洗和移动。 这降低了灰尘或其他污染物降低电池性能的可能性

研究小组使用一种普通的柔性聚合物聚对二甲苯来制作基底和涂层,并使用一种叫做邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的有机材料来制作主要的光吸收层

聚对二甲苯是一种广泛使用的商用塑料涂层,用于防止植入式生物医学设备和印刷电路板被外部环境损坏。 与传统的需要高温和刺激性化学物质的太阳能电池制造方法不同,整个实验过程在室温下在true 空室中进行,不使用任何溶剂。 在这种情况下,衬底和太阳能电池可以通过气相沉积技术“生长”。

它与厨房保鲜膜非常相似,但只有1/10厚的聚对二甲苯薄膜首先沉积在坚固的载体材料玻璃上。 从事聚对二甲苯薄膜研究多年的研究员安妮王(Annie Wang)表示,如何将这种薄膜与玻璃干净地分离是实验面临的主要挑战。

制造过程完成后,研究人员将从玻璃载体上剥离整个“聚对二甲苯-太阳能电池-聚对二甲苯”叠层 成品超薄、高度柔性的太阳能电池,包括基底和涂层,厚度只有2微米,是人类头发的1/50和传统玻璃涂层太阳能电池的1/1000。

但是由这种材料制成的太阳能电池的转换效率和玻璃涂层太阳能电池一样高。 “太轻了,你甚至感觉不到,不管是在衬衫上还是笔记本上,”布洛维说。教授说,“这些电池可以直接安装在任何现有的材料上。” "

为了证明它的薄,研究人员将一种新型太阳能电池放在肥皂泡沫上工作,而不打破它。 但是研究人员认为太阳能电池对于实际应用来说太薄了,“如果你呼吸困难,你可能会把它吹走。” ”乔尔让博士说

尽管这种演示装置的太阳能电池效率不高,但由于其薄而薄,其功率质量比是有史以来最高的。 这在需要高重量的领域非常受欢迎,例如航天器或高空氦气球的研究。 然而,一个典型的硅基太阳能电池组件的大部分重量被玻璃占据,每千克重量可以输出15瓦的能量。这种新型电池每克重量可以输出6瓦的电能,是前者的400倍

研究人员说,对特别选择的材料的强调只是几个例子,而嵌入式矩阵的制造过程是关键。 衬底和封装层可以由不同的材料制成,不同类型的薄膜太阳能电池材料,包括量子点或钙钛矿,可以代替初始测试中使用的有机层。 琼说:“还有很多其他的事情,基本上你能想到的任何事情 “因为在良性条件下,衬底和太阳能电池可以直接沉积在载体上,如织物或纸张

然而,该项目仍处于研究的早期阶段,仍局限于实验室。研究小组表示,将它开发成一种适销产品需要时间。 虽然短期内还不能确定这项研究是否会在商业上获得成功,但从长远来看,它将为太阳能开辟一条全新的发展道路。 “我们的工作仍处于概念验证阶段,”布洛维教授说。下一个问题是,“我们需要创造多少奇迹来扩大其发展规模?还有很长的路要走。我们认为前面还有许多困难的任务。也许我们不需要奇迹。 "