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超轻太阳能电池可将物体表面变为电源

2022年12月14日 12:05  科技日报  作 者:刘霞

MIT团队开发出的新电池纤薄如纸,可将物体表面变成电源。 图片来源:物理学家组织网

北京12月13日电  美国麻省理工学院(MIT)工程师在最新一期《小方法》杂志上刊发论文称,他们开发出一款超轻太阳能电池,可快速方便地将任何表面变为电源。这款比人头发丝还纤薄的太阳能电池黏附于一块织物上,重量仅为传统太阳能电池板的百分之一,但每千克的发电量是其18倍,可集成在船帆、救灾帐篷和防水布、无人机的机翼及各种建筑物表面。

为生产太阳能电池,MIT有机和纳米结构电子实验室团队使用了电子墨水形式的纳米材料。在纳米洁净室内,他们使用挤出式涂布机将纳米电子材料层沉积到3微米厚的基底上,随后使用丝网印刷术,印制出电极并完成太阳能模块,接着将厚度约为15微米的印刷模块从塑料基板上剥离,形成一种超轻太阳能装置模块。

但这种纤薄而独立式的太阳能模块很难处理,且很容易撕裂,因此难以部署。为此,研究团队需要找到一种轻质、柔韧的基材,将太阳能电池黏附在其上,最终他们找到了每平方米仅重13克的复合材料“大力马”(Dyneema)。通过添加一层只有几微米厚的固化胶,他们将太阳能组件黏附在“大力马”上,最终形成超轻且坚固的太阳能结构。

测试结果显示,独立式太阳能电池每千克可产生730瓦的功率,如果将其黏附在高强度“大力马”织物上,每千克约产生370瓦的功率,是传统太阳能电池的18倍。而且,即使将该织物太阳能电池卷起、展开500多次后,仍保持90%以上的初始发电能力。这种电池生产方法可以扩展,生产出面积更大的柔性电池。

不过,研究人员强调,虽然他们的太阳能电池比传统电池更轻、更柔韧,但制造电池的碳基有机材料会与空气中的水分和氧气相互作用,可能降低电池的性能,因此需要包裹另一种材料来保护电池不受环境影响,他们目前正在开发超薄封装解决方案。

编 辑:章芳
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