<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中提供能量，也可以被運輸和快速部署到偏遠地區(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)用到無人機的機翼上，以擴大飛行范圍。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涂覆太陽能電池結(jié)構(gòu)，這種涂布機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)院的團隊尋找了一種輕質(zhì)、柔性和高強度的基底，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它們免受環(huán)境的影響。用于制造電池的碳基有機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步的價值，因此該團隊目前正在開發(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;他補充道。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項研究部分由埃尼集團通過麻省理工學(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>