麻省理工學院的瘦身版太陽能電池使會發電的屋頂只增重20公斤
太陽能電池技術被視為我們向更清潔的能源形式過渡的一個關鍵支柱,在這一領域有各種實驗的空間。薄而靈活的太陽能電池在該領域具有獨特的前景,因為它們可以應用於各種不規則的、彎曲的或其他不適合的表面,它們也可能比人的頭髮還薄,麻省理工學院科學家的一種新的輕質太陽能電池就繼續推動著這一領域的發展。
該技術背後的麻省理工學院團隊試圖在其之前的材料科學進展的基礎上繼續發展,在2016年最終完成了超薄太陽能電池,其重量足以壓在肥皂泡上而不致破裂。正如我們多年來所關注的其他薄、輕、靈活的太陽能電池一樣,這指向了各種可能性,從基於紙張的電子產品到可以在一天中收集能量的輕量級可穿戴設備。
儘管有這樣的潛力,該團隊仍有一些問題需要解決,太陽能電池的製造技術需要真空室和昂貴的蒸鍍方法。為了擴大該技術的規模,科學家們現在已經轉向基於墨水的可打印材料,以簡化該過程。
這首先是以可打印的半導體油墨形式的納米材料,當涉及到電子技術時,這是一項具有廣泛潛力的技術。這些材料與可打印的電極一起沉積在厚度僅為3微米的塑料基材上,形成一個太陽能模塊。然後,該模塊可以被剝離並粘在一個織物基底上,該基底提供了防止撕裂所需的機械強度,同時增加了最小的重量。
麻省理工學院的柔性新太陽能電池是傳統太陽能電池板重量的百分之一
成品是一種柔性和超輕的太陽能電池,其重量是傳統太陽能電池板的百分之一,但每公斤能產生18倍的能量。在測試中,該團隊發現太陽能電池在粘附在織物上時,每公斤(2.2磅)可產生370瓦特,但在單獨站立時可達到730瓦特。
“在馬薩諸塞州,一個典型的屋頂太陽能裝置大約是8000瓦,”共同主要作者Mayuran Saravanapavanantham說。”為了產生相同數量的電力,我們的織物光伏只需在房子的屋頂上增加大約20公斤(44磅)。”
該團隊的測試還表明,織物太陽能電池板可以被捲起和展開500多次,同時保持其90%的發電能力,這預示著其耐用性。該團隊從這裡開始努力解決的問題包括環境退化問題,需要某種形式的超薄包裝來保護太陽能電池免受外界影響。
麻省理工學院電子研究實驗室的研究科學家Jeremiah Mwaura說:”將這些太陽能電池包裹在厚重的玻璃中,就像傳統的矽太陽能電池的標準做法一樣,很快會抵消掉技術的進步價值,因此該團隊目前正在開發超薄的包裝解決方案,這只會使目前超輕設備的重量增加一小部分。”
如果這些問題能夠得到解決,太陽能電池的薄型和輕量可以使它們找到各種用途。將它們應用於船帆、災後重建中的帳篷外側或無人機的機翼是其中的一些例子,但理論上它們幾乎可以部署在任何地方用於發電。
這項研究發表在《小方法》雜誌上。