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麻省理工学院的瘦身版太阳能电池使会发电的屋顶只增重20千克

2023-01-16 11:09:43 中国航空报

太阳能电池技术被视为我们向更清洁的能源形式过渡的一个关键支柱,在这一领域有各种实验的空间。薄而灵活的太阳能电池在该领域具有独特的前景,因为它们可以应用于各种不规则的、弯曲的或其他不适合的表面,它们也可能比人的头发还薄,麻省理工学院科学家的一种新的轻质太阳能电池就继续推动着这一领域的发展。

该技术背后的麻省理工学院团队试图在其之前的材料科学进展的基础上继续发展,在2016年最终完成了超薄太阳能电池,其重量足以压在肥皂泡上而不致破裂。正如我们多年来所关注的其他薄、轻、灵活的太阳能电池一样,这产生了各种可能性,从基于纸张的电子产品到可以在一天中收集能量的轻量级可穿戴设备。

尽管有这样的潜力,该团队仍有一些问题需要解决,太阳能电池的制造技术需要真空室和昂贵的蒸镀方法。为了扩大该技术的规模,科学家们现在已经转向基于墨水的可打印材料,以简化该过程。

这首先是以可打印的半导体油墨形式的纳米材料,当涉及电子技术时,这是一项具有广泛潜力的技术。这些材料与可打印的电极一起沉积在厚度仅为3微米的塑料基材上,形成一个太阳能模块。然后,该模块可以被剥离并粘在一个织物基底上,该基底提供了防止撕裂所需的机械强度,同时增加了最小的重量。

成品是一种柔性和超轻的太阳能电池,其重量是传统太阳能电池板的百分之一,但每千克能产生18倍的能量。在测试中,该团队发现太阳能电池在粘附在织物上时,每千克(2.2磅)可产生370瓦特,但在单独使用时可达到730瓦特。

“在马萨诸塞州,一个典型的屋顶太阳能装置大约是8000瓦,”共同主要作者Mayuran说,“为了产生相同数量的电力,我们的织物光伏只需在房子的屋顶上增加大约20千克(44磅)。”

该团队的测试还表明,织物太阳能电池板可以被卷起和展开 500多次,同时保持其90%的发电能力,这预示着其耐用性。该团队现在开始努力解决的问题包括使用环境退化问题,需要某种形式的超薄包装来保护太阳能电池免受外界影响。

麻省理工学院电子研究实验室的研究科学家Jeremiah Mwaura说:“将这些太阳能电池包裹在厚重的玻璃中,就像传统的硅太阳能电池的标准做法一样,很快会抵消掉技术的进步价值,因此该团队目前正在开发超薄的包装解决方案,这只会使目前超轻设备的重量增加一小部分。”

如果这些问题能够得到解决,太阳能电池的薄型和轻量可以使它们找到各种用途。将它们应用于船帆、灾后重建中的帐篷外侧或无人机的机翼是其中的一些例子,但理论上它们几乎可以部署在任何地方用于发电。




责任编辑: 李颖

标签: 麻省理工学院 太阳能电池 屋顶太阳能装置

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