|
來源：澎湃新聞 最薄太陽能電池能有多薄？最新的紀錄是1微米。這相當于人類頭發絲直徑的百分之一，也就是傳統標準太陽能電池的數百分之一。 超薄化如果得以實現，那么太陽能電池的應用空間將變得更加廣闊，不再局限于地面電站或者屋頂。光伏系統可以附著在各種表面，比如可穿戴能源設備以及車輛、電器、建筑上。 最近，韓國科學家Juho Kim等人在《應用物理快報》（Applied Physics Letters）上發表了最新研究，推出了這款超薄太陽能電池。電池雖然薄但轉化效率卻不低，與厚度約為3.5微米的太陽能電池相比，能夠產生同樣的電能，厚度卻減少到了四分之一。 韓國研究者嘗試把無機復合半導體微電池設備和可彎曲或可延展的基板結合起來，通過減少電池的厚度來提高其柔韌性，為利用這些微電池設備作為衣服、皮膚等可穿戴電子設備的便攜式電源提供了可能性。 在以往的生產中，由于電子元件需要被粘在基板上，黏合劑就會額外增加電池的厚度，此次研究新采用了“冷壓焊”的方法，將材料頂層的光刻膠在170攝氏度下融化，然后將其焊接到基板電極上。光刻膠在冷卻后就會被剝離，因此這一過程中黏合劑并不會造成電池厚度的增加。 減少微電子設備的電池厚度，有利于適應日常使用中電子設備各種被極端彎曲的場合。一般來說，微電子設備越薄，其彎曲時受到的壓力也就越小，越容易彎曲。同時，可佩帶在身上的彈性電子設備通常都要求有持續的電源供給，此次實驗結果和理論分析恰巧表明，超薄太陽能微電池在極端彎曲的情況下供電更持久。無論是在生產成本還是持續供電方面，都具有極大的優勢。 研究中制作太陽能微電池的材料是半導體砷化鎵，主要利用轉印transfer-printing這一技術，電池的重復使用是通過基板底部的電極反射光子回光伏電池來實現的。 此款超薄太陽能電池非常靈活并且很薄，可以包裹鉛筆一周。許多可穿戴設備限于電池體積和重量而無法被推廣應用，而這塊電池的高柔韌性和輕質量的特性，將有利于推動可穿戴電子設備的生產，比如為智能眼鏡供電，也可以納入衣服中為可穿戴設備供電。 除此之外，未來該材料潛力巨大，有望為太陽能電池應用開創出許多全新領域。像航天器或高空探測氣球等對重量較為敏感的領域，超薄太陽能電池的應用有重要科研價值。玻璃、織物、紙張、塑料等材料也可以作為電池的載體而產生更大的使用價值。 其實，今年2月底，美國麻省理工學院的研究人員就已研發出號稱“世界上最輕最薄”的太陽能電池。該款太陽能電池厚度為2微米，是這次韓國團隊研發產品的兩倍。研究人員稱其輕薄到可以放在肥皂泡中而不讓它破裂。在可穿戴設備中，由于太陽能電池很輕，所穿戴用戶甚至都無法看見它的存在。但是，MIT的這款太陽能電池在當時轉化效率還不是很高，而此次韓國科學家的研究則進一步優化了轉化效率這一問題。 不過， MIT和韓國科學家開發的全新超薄太陽能電池目前仍均處在概念證明階段，投入真正商用還需時日。 |
