像紙一樣薄，可讓任何表面都變成電源的太陽(yáng)能電池
像紙一樣薄，可讓任何表面都變成電源的太陽(yáng)能電池
麻省理工學(xué)院的工程師們開發(fā)出了一種超輕纖維太陽(yáng)能電池，可以快速、輕松地將任何表面轉(zhuǎn)變?yōu)殡娫础?/span>
這些耐用、柔性太陽(yáng)能電池，比人的頭發(fā)還要薄得多，它們被粘在一塊堅(jiān)固、輕盈的織物上，使其易于安裝在固定的表面上。它們可以作為一種可穿戴的電力織物在旅途中提供能量，也可以運(yùn)輸至偏遠(yuǎn)地區(qū)并進(jìn)行快速部署，以在緊急情況下提供幫助。它們的重量是傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板的百分之一，每千克發(fā)電量是傳統(tǒng)太陽(yáng)能板的18倍，它們由半導(dǎo)體油墨制成，采用印刷工藝，未來(lái)可進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)制造。
由于這些太陽(yáng)能電池非常薄且重量輕，因此可以將它們層壓在許多不同的表面上。例如，它們可以集成在船的帆上，在海上可為船只提供動(dòng)力，粘附在災(zāi)后重建時(shí)所搭建的帳篷和防水布上，或者應(yīng)用在無(wú)人機(jī)的機(jī)翼上，以擴(kuò)大其飛行范圍和距離。這種輕型太陽(yáng)能技術(shù)可以很容易地集成到建筑環(huán)境中，無(wú)需很復(fù)雜的安裝要求。
（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
“用于評(píng)估新太陽(yáng)能電池技術(shù)的指標(biāo)通常限于功率轉(zhuǎn)換效率和每瓦美元的成本。而同樣重要的是可積性，即新技術(shù)的易用性。這種輕薄的太陽(yáng)能織物實(shí)現(xiàn)了可積性，并為當(dāng)前的工作提供了動(dòng)力。鑒于目前對(duì)于無(wú)碳排放能源的急切需求，我們正努力實(shí)現(xiàn)對(duì)于太陽(yáng)能的采用。”Fariborz Maseeh新興技術(shù)主席、有機(jī)和納米結(jié)構(gòu)電子實(shí)驗(yàn)室（ONE Lab）負(fù)責(zé)人、MIT.nano主任Vladimir Bulovi?表示。
讓太陽(yáng)能電池更苗條
傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池很脆弱，因此必須用玻璃包裹，并用厚重的鋁框架封裝，這限制了它們的安裝位置和方式。
六年前，ONE Lab團(tuán)隊(duì)使用一種新興的薄膜材料生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，這種材料非常輕，以至于可以立在肥皂泡上。但是，這些超薄太陽(yáng)能電池是使用復(fù)雜的真空工藝制造的，因此實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)非常昂貴，且具有挑戰(zhàn)性。
在此次研究工作中，研究人員著手開發(fā)了完全可打印的薄膜太陽(yáng)能電池，使用基于墨水的材料和可規(guī)模化生產(chǎn)的制造技術(shù)。
為了生產(chǎn)這些太陽(yáng)能電池，研究人員使用可打印的電子墨水形式的納米材料。在MIT.nano的潔凈室，他們使用狹縫式涂布機(jī)涂布太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，將電子材料層沉積到制備好的、可釋放的基板上，該基板只有3微米厚。使用絲網(wǎng)印刷（一種類似于將設(shè)計(jì)圖案添加到絲網(wǎng)T恤上的技術(shù)）在結(jié)構(gòu)上沉積電極完成太陽(yáng)能模塊。
然后，研究人員可以將厚度約為15微米的印刷模塊從塑料基板上剝離，形成一個(gè)超輕太陽(yáng)能設(shè)備。
但這種輕薄而獨(dú)立的太陽(yáng)能模塊很難處理，而且很容易撕裂，這使其難以部署。為了解決這一挑戰(zhàn)，麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)尋找到了一種輕質(zhì)、柔軟、高強(qiáng)度的基材，它們可以將太陽(yáng)能電池粘附在其上。他們認(rèn)為織物是*佳解決方案，因?yàn)樗鼈兛梢栽趲缀醪辉黾又亓康那闆r下提供了機(jī)械彈性和靈活性。
他們發(fā)現(xiàn)了一種理想的材料——一種每平方米僅重13克的復(fù)合織物材料，商業(yè)上被稱為Dyneema。這種織物是由非常堅(jiān)固的纖維制成的，它們被用作過將沉沒的郵輪Costa Concordia號(hào)從地中海底部吊起的繩索。通過添加一層只有幾微米厚的紫外線固化膠，他們可以將太陽(yáng)能模塊粘附在這種織物上。這形成了一個(gè)超輕且機(jī)械堅(jiān)固的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)。
（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
Saravanapavanantham解釋道：“雖然將太陽(yáng)能電池直接打印在織物上可能會(huì)顯得更簡(jiǎn)單，但這將限制能與制造設(shè)備所需的所有工藝步驟在化學(xué)和熱方面兼容的織物或其他接收表面的選擇。我們的方法能將太陽(yáng)能電池制造與其*終集成分離。”
超越傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池
當(dāng)他們測(cè)試該設(shè)備時(shí)，麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)測(cè)時(shí)，該設(shè)備每千克可產(chǎn)生730瓦的功率，如果將其部署在高強(qiáng)度的Dyneema織物上時(shí)，則每千克約產(chǎn)生370瓦的功率。
Saravanapavanantham表示：“馬薩諸塞州典型的屋頂太陽(yáng)能裝置產(chǎn)生的電力約為8000瓦。要產(chǎn)生同樣的電力，我們的織物光伏只會(huì)為屋頂增加約20公斤（44磅）的重量。”
他們還測(cè)試了設(shè)備的耐久性，發(fā)現(xiàn)即使在將織物太陽(yáng)能電池板滾動(dòng)和展開500多次后，電池仍保持了90%以上的原始發(fā)電能力。
雖然他們的太陽(yáng)能電池比傳統(tǒng)電池更輕、更靈活，但他們?nèi)孕枰昧硪环N材料來(lái)保護(hù)它們不受環(huán)境影響。用于制造電池的碳基有機(jī)材料可以通過與空氣中的水分和氧氣相互作用進(jìn)行改性，這可能會(huì)降低電池的性能。
另一研究人員Mwaura表示：“將這些太陽(yáng)能電池封裝在厚玻璃中（這是傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池的標(biāo)準(zhǔn)做法），將大大降低當(dāng)前我們獲得的進(jìn)步的價(jià)值，因此該團(tuán)隊(duì)目前正在開發(fā)超薄封裝解決方案，只會(huì)略微增加當(dāng)前超輕設(shè)備的重量。”
材料需要增透減反膜，聯(lián)系上海卷柔材料
上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號(hào)灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國(guó)科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。
采用德國(guó)薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系，能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學(xué)科研，紅外制導(dǎo)、面部識(shí)別、VR/AR應(yīng)用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業(yè)燈具照明，廣告機(jī)，點(diǎn)餐機(jī)，電子白板，安防監(jiān)控等。卷柔新技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進(jìn)的減反射玻璃。鍍膜版面可達(dá)到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對(duì)PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無(wú)色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點(diǎn)，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個(gè)**難度和具有很好的應(yīng)用性，新意突出，實(shí)用性突出，濕法鍍膜在價(jià)格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。
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