<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1671631461072/1671631461072.jpg" width="808" height="539" /></p> <p>麻省理工學(xué)院的工程師們開發(fā)出了超輕織物太陽能電池，可以快速輕松地將任何表面轉(zhuǎn)化為電源。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這些耐用、柔韌的太陽能電池比人的頭發(fā)還要薄得多，它們被粘在堅固、輕質(zhì)的織物上，很容易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行進(jìn)中提供能量，也可以被運輸和快速部署到偏遠(yuǎn)地區(qū)，以在緊急情況下提供援助。它們的重量是傳統(tǒng)太陽能電池板的百分之一，每公斤產(chǎn)生的功率是傳統(tǒng)太陽能電池板的18倍，并且由半導(dǎo)體墨水制成，使用的印刷工藝在未來可以大規(guī)模生產(chǎn)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>因為它們很薄很輕，這些太陽能電池可以疊層在許多不同的表面上。例如，它們可以集成到船帆上，在海上提供動力，粘附在帳篷和防水布上，用于災(zāi)難恢復(fù)行動，或者應(yīng)用到無人機(jī)的機(jī)翼上，以擴(kuò)大飛行范圍。這種輕質(zhì)太陽能技術(shù)可以輕松集成到建筑環(huán)境中，安裝需求最小。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;用于評估一種新的太陽能電池技術(shù)的指標(biāo)通常僅限于它們的能量轉(zhuǎn)換效率和每瓦的成本。同樣重要的是可集成性，即新技術(shù)的適應(yīng)性。輕質(zhì)太陽能織物具有可集成性，為當(dāng)前的工作提供了動力。鑒于目前迫切需要部署新的無碳能源，我們努力加速太陽能的采用，&rdquo;Fariborz Maseeh新興技術(shù)主席、麻省理工學(xué)院有機(jī)與納米結(jié)構(gòu)電子實驗室(ONE實驗室)主任Vladimir buloviic說。他是一篇描述這項工作的新論文的高級作者。</p> <p>&nbsp;</p> <p>與bulovic一起撰寫論文的還有Mayuran Saravanapavanantham，他是麻省理工學(xué)院的電氣工程和計算機(jī)科學(xué)研究生;以及麻省理工學(xué)院電子研究實驗室的研究科學(xué)家耶利米&middot;姆瓦拉。這項研究發(fā)表在今天的《小方法》雜志上。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>瘦身太陽能</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>傳統(tǒng)的硅太陽能電池很脆弱，所以它們必須用玻璃包裝，用厚重的鋁框架包裝，這限制了它們的部署地點和方式。</p> <p>&nbsp;</p> <p>六年前，ONE實驗室團(tuán)隊使用一種新興的薄膜材料生產(chǎn)出了太陽能電池，這種材料非常輕，可以放在肥皂泡上。但這些超薄太陽能電池是用復(fù)雜的真空工藝制造的，這種工藝成本昂貴，而且難以擴(kuò)大規(guī)模。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在這項工作中，他們開始開發(fā)完全可打印的薄膜太陽能電池，使用基于墨水的材料和可擴(kuò)展的制造技術(shù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了生產(chǎn)太陽能電池，他們使用了一種可打印電子墨水形式的納米材料。在麻省理工學(xué)院工作。在納米潔凈室中，他們使用槽模涂布機(jī)涂覆太陽能電池結(jié)構(gòu)，這種涂布機(jī)將電子材料層沉積在只有3微米厚的準(zhǔn)備好的可釋放基板上。通過絲網(wǎng)印刷(一種類似于將圖案添加到絲印t恤上的技術(shù))，電極被沉積在結(jié)構(gòu)上以完成太陽能模塊。</p> <p>&nbsp;</p> <p>然后，研究人員可以將大約15微米厚的打印模塊從塑料基板上剝離，形成一個超輕太陽能設(shè)備。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但這種薄而獨立的太陽能模塊處理起來很有挑戰(zhàn)性，而且很容易撕裂，這將使它們難以部署。為了解決這一挑戰(zhàn)，麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊尋找了一種輕質(zhì)、柔性和高強(qiáng)度的基底，可以將太陽能電池附著在其上。他們認(rèn)為面料是最佳的解決方案，因為它們提供了機(jī)械彈性和靈活性，而且?guī)缀鯖]有增加重量。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們找到了一種理想的材料&mdash;&mdash;一種復(fù)合織物，每平方米重僅13克，商業(yè)上稱為Dyneema。這種面料是由非常堅固的纖維制成的，它們被用作繩索，將沉沒的科斯塔&middot;康科迪亞號游輪從地中海底部打撈上來。通過添加一層只有幾微米厚的紫外光固化膠水，他們將太陽能模塊粘附在這種織物上。這形成了一個超輕和機(jī)械堅固的太陽結(jié)構(gòu)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;雖然直接在織物上打印太陽能電池似乎更簡單，但這將限制可能的織物或其他接收表面的選擇，使其在化學(xué)和熱方面與制造設(shè)備所需的所有加工步驟兼容。我們的方法將太陽能電池的制造與最終的集成分離開來，&rdquo;Saravanapavanantham解釋道。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>比傳統(tǒng)的太陽能電池更耀眼</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>當(dāng)他們測試該設(shè)備時，麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)它獨立時，每公斤可以產(chǎn)生730瓦的電力，如果部署在高強(qiáng)度的Dyneema織物上，每公斤大約可以產(chǎn)生370瓦的電力，這是傳統(tǒng)太陽能電池每公斤電力的18倍左右。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;在馬薩諸塞州，一個典型的屋頂太陽能裝置大約是8000瓦。為了產(chǎn)生同樣數(shù)量的電力，我們的織物光伏只會給房子的屋頂增加大約20公斤(44磅)。&rdquo;他說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們還測試了設(shè)備的耐久性，發(fā)現(xiàn)即使在將織物太陽能電池板滾動和展開超過500次之后，電池仍然保留了90%以上的初始發(fā)電能力。</p> <p>&nbsp;</p> <p>雖然他們的太陽能電池比傳統(tǒng)電池要輕得多，也更靈活，但他們需要用另一種材料來保護(hù)它們免受環(huán)境的影響。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來改變，這可能會降低電池的性能。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Mwaura說:&ldquo;像傳統(tǒng)硅太陽能電池的標(biāo)準(zhǔn)一樣，將這些太陽能電池包裹在厚重的玻璃中，將最大限度地降低目前進(jìn)步的價值，因此該團(tuán)隊目前正在開發(fā)超薄包裝解決方案，這只會略微增加目前超輕設(shè)備的重量。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們正在努力盡可能多地去除非太陽活性物質(zhì)，同時仍然保留這些超輕和柔性太陽能結(jié)構(gòu)的形狀和性能。例如，我們知道通過印刷可釋放基板可以進(jìn)一步簡化制造過程，相當(dāng)于我們用于制造設(shè)備中其他層的過程。這將加速這項技術(shù)向市場的轉(zhuǎn)化。&rdquo;他補(bǔ)充道。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項研究部分由埃尼集團(tuán)通過麻省理工學(xué)院能源計劃、美國國家科學(xué)基金會和加拿大自然科學(xué)與工程研究委員會資助。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote>