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超轻薄!可以放在肥皂泡表面的太阳能电池板

2020/10/30 16:29:51
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  随着社会的进步,各项科学技术的飞速发展,人们越来越追求物品微型化。比如世界上第一台计算机问世时大小有80英尺,重达80吨,发展到如今的笔记本,轻到可以一直手托起,性能不仅不会变差反而会越来越先进,大大方便人们使用。

  不仅是电脑,最近,有一种新的制造技术可以制造出超薄的太阳能电池,这种电池非常轻便且具有柔韧性,甚至可以放在肥皂泡的表面上。

超轻薄!可以放在肥皂泡表面的太阳能电池板

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  制作超薄太阳能电池板一直是材料科学领域的长期目标,并将帮助无数技术过渡到无线电源,以增强应用程序,移动性和自由度。

  在最近发表在《先进材料技术》上的一项研究中,阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员Derya Baran教授及其团队开发了一种太阳能电池板,它既薄又柔韧,可以嵌入肥皂泡的表面。

  领导这项研究的Baran实验室的博士后Elo?seBihar说:“在机器人的电子皮肤,飞行器的传感器以及用于检测疾病的生物传感器方面,电子技术的巨大发展都受到了限制。” “我们不是使用笨重的电池或连接到电网,而是考虑使用轻巧,超薄的有机太阳能电池从室内或室外的光中收集能量。”

  有机材料在这一领域已显示出希望,并已被用于制造下一代超轻太阳能收集设备,用于小规模应用,例如为无人机供电。但是,当前的制造实践限制了当前设备的设计自由度和功能。

  因此,相反,KAUST研究人员转向喷墨打印,这是一种用于制造的常规技术,与其他沉积技术相比,它具有许多优势,例如多功能性高,易于定制和低成本。尽管印刷技术本身可以扩大规模,并且可以构建多层设备(例如太阳能电池板),但是开发合适的油墨仍然是挑战所在。

  “我们为太阳能电池体系结构的每一层配制了功能性油墨,”博士Daniel Corzo说。巴兰团队的学生。喷墨打印本身就是一门科学。需要克服墨盒和墨水内的分子间作用力才能从非常小的喷嘴喷射非常细小的液滴。一旦油墨沉积,溶剂也将起重要作用,因为干燥行为会影响薄膜质量。”

  为了制造太阳能电池板,该团队使用了一种称为PEDOT:PSS的高导电性聚合物,将捕获光的材料夹在薄膜中。然后用聚对二甲苯涂层密封该装置,该聚对二甲苯涂层是柔性的并且防止由于湿气或化学分解而降解,并使该装置具有一定的生物相容性,以用于医疗环境。

  在为设备的每一层优化墨水成分后,将太阳能电池印刷到玻璃上以测试其性能。他们实现了4.73%的功率转换效率(PCE),超过了之前完全印刷电池的4.1%的记录。该团队还首次展示了他们可以将细胞印刷到超薄柔性基板上,达到3.6%的PCE。

  比哈尔说:“我们的发现标志着新一代多功能,超轻型印刷太阳能电池的垫脚石,这些太阳能电池可用作电源或集成到基于皮肤的或可植入的医疗设备中。”


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