
日本纸艺术通常用于创建精致的折叠起重机和雪花折叠,但现在,研究人员正在使用它来激发能源界的创新。
密歇根大学安阿伯(Ann Arbor)的科学家(UM)使用了古老的剪纸艺术,称为基里加米,创建一个独特的薄膜太阳能电池,可以使用一种称为光学跟踪的太阳的方法。这些运动使细胞全天吸收更多的能量。
这个想法最初是由新研究的作者之一,密歇根大学艺术与设计学院的教授Matt Shlian孵化的。 Shlian一直在尝试将Kirigami和折纸纳入新技术设计的方法。 [改变世界的十大发明这是给
UM材料科学与工程系教授Max Shtein说:“追踪太阳的问题已经存在了多年。” “有很多涉及电动机和齿轮的方法。[这种设计]的意义更轻,更优雅。”
新的基里加米启发的太阳能电池使用弯曲运动来改变其表面角度。为了实现这一目标,使用一个小型的电动机构缓慢伸展结构。材料中策略性的切割使得通常是弯曲和弯曲的物体。
Shtein告诉Live Science:“如果您开始伸展事物,您可以以这种特殊的方式畸形。”
基础太阳能电池有一个相当简单的Kirigami线切成Kapton的基里加米结构,这是一种柔性的聚酰亚胺膜,在各种温度范围内保持稳定(从负452摄氏度(华氏452摄氏度)到华氏752摄氏度,或MINUS 269摄氏度至400摄氏度)。设计的结构在聚酰亚胺膜中放置了一系列短的平行切割,这些切割略微排列,以使一个切割的顶部在另一个切割的顶部以下几英寸或在它们以上几英寸处。
电气工程和计算机科学系的学生Kyusang Lee和材料科学与工程系的学生Aaron Lamoureux合作,合作构建了材料。他们的方法冷焊缝(无热的融合在一起)半导体的金属化表面的顶部与卡普顿纸的金属化表面,这是光伏细胞的后备。卡普顿纸和光伏电池都是切入简单的基里加米图案,因为当它们与金属的原子键一起粘在一起时,它们都需要具有相同的基础结构。
与研究人员说,这种类型的设计比传统的太阳能电池板不那么笨拙,并且提供了一种更具成本效益的方法来进行光学跟踪,这些太阳能电池板必须与大型电动机相连,以与研究人员说,与阳光相比,将较重的面板移动。 Kirigami启发的太阳能电池也可以增加能量产生他们说,在20%到40%之间。
Shtein说:“这个想法是花费更少的钱,并获得尽可能多的精力,或者花费相同的钱并获得更多的精力。”
科学家说,研究人员希望他们能够在不久的将来能够销售其新设计的太阳能电池,但是这种以艺术为灵感的创新有可能进行广泛的应用。 Shtein补充说,他和他的同事正在研究这些类型的设计中的应用程序,例如无线电技术和声学工具,例如调音设备。
该研究的详细发现于9月8日在日记自然通讯。
关注伊丽莎白·纽伯恩(Elizabeth Newbern)@liznewbern。遵循现场科学@livescience,,,,Facebook和Google+。原始文章现场科学。