太阳能现在完全达到峰值,冲破成本壁垒以前阻碍了该技术的发展,以至于在世界某些地区,来自阳光的剩余能量被被免费赠送。
但如果我们要释放太阳能的真正潜力,我们需要思考超越当今的大型屋顶太阳能电池板,并研究更小、更轻、甚至可穿戴的太阳能电池可以为我们做什么。
这就是韩国研究人员开发的新型柔性超薄光伏电池背后的想法。 这些东西非常可弯曲,可以缠绕在铅笔上——或者更小的东西上。 在上图中,细胞材料围绕 1 毫米厚的载玻片边缘折叠。
“我们的光伏板厚度约为 1 微米,”工程师李钟浩说道来自光州科学技术学院。
这使得它比人类的头发丝细得多——头发丝的宽度为 10 至 200 微米——而标准光伏电池的厚度可能要厚数百倍。
这种极端的薄度意味着有一天我们可能能够在个人电子设备上使用极其轻巧的太阳能电池,例如健身追踪器和仅由周围的光供电的智能眼镜。
它还赋予面板巨大的灵活性和抗弯曲性,这对于需要高度适应性或可穿戴的应用(例如织物和衣服)来说非常方便。
该团队使用半导体材料砷化镓开发了该材料,将电池直接冲压到柔性基板上,并冷焊将细胞连接至基板上的电极。 光伏电池下方的金属层充当反射器,将任何杂散光子反射到电池上。
在研究人员的测试中,报道称应用物理快报弯曲测试表明,超薄电池可以围绕小至 1.4 毫米的半径进行缠绕,而仅承受其他类型薄太阳能电池(厚度为 3.5 微米)的约四分之一的应变量。
“较薄的电池在弯曲时不易碎,但性能相似甚至稍好一些,”李说。
今年早些时候,我们看到了一种类似的超薄太阳能电池方法,当时麻省理工学院的研究人员开发出了如此轻的光伏电池,他们甚至可以放在肥皂泡上而不会破裂。 这些太阳能电池的唯一问题是它们太轻了,几乎无法使用。
“如果你呼吸太用力,你可能会把它吹走”麻省理工学院团队成员之一乔尔·吉恩 (Joel Jean) 说道, 当时。
但科学家们不仅对让太阳能电池板变得更小、更轻感兴趣,他们还在努力让太阳能电池板变得更有效。
去年,斯坦福大学的科学家开发出比传统电池板吸收更多阳光的太阳能电池,方法是使用“纳米线”有效地使电池上的上部金属接触不可见,让畅通无阻的细胞从太阳吸收更多的能量。
就在上个月,澳大利亚新南威尔士大学 (UNSW) 的研究人员创下太阳能效率新世界纪录,建造光伏电池,无需聚光器即可收集三分之一以上(34.5%)的太阳能。
这项技术突破了之前 24% 的纪录,通过将入射阳光分成四个独立的波段来吸收更多的能量。
“这一令人鼓舞的结果表明,光伏研究仍有待取得进展,以使太阳能电池更加高效,”研究员马克·基弗斯说,当记录被宣布时。 “从每一束阳光中提取更多能量对于降低太阳能电池发电成本至关重要,因为它可以降低所需投资并更快地获得回报。”
看到太阳能领域发生的所有这些进步真是太棒了,并且科学家们计算出这一点仅屋顶太阳能就可以满足美国近一半的电力需求很明显,我们才刚刚开始摆脱对化石燃料的依赖。
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