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太阳能比头发丝还细

发电量增加18倍

太阳能电池技术长期以来一直被认为是向清洁能源过渡的关键支柱，但传统的硅太阳能电池很脆弱，必须封装在玻璃中并用重型铝框架加固，这了它们的安装位置。所以这方面还有很大的改进空间。

因此，薄而柔性的太阳能电池在该领域具有独特的潜力，因为它们可以应用于各种不规则、弯曲或不平坦的表面。最近，麻省理工学院的科学家们通过开发一种比人类头发还细的新型轻型太阳能电池，继续推进这一领域的进步。六年前，一组研究人员使用一种新型薄膜材料生产了太阳能电池，其重量轻，可以放置在肥皂泡上。然而，这些超薄太阳能电池是采用复杂的真空工艺制成的，成本昂贵且难以规模化。

在一项新的研究中，麻省理工学院的科学家们希望扩大该技术的应用，现在已经转向基于墨水的可打印材料来简化生产过程。最终产品是一种非常灵活且轻便的太阳能电池，其重量仅为传统太阳能电池板的1%，但每公斤发电量却是传统太阳能电池板的18倍。在测试中，研究小组发现，太阳能电池附着在织物上时每公斤可产生370瓦的功率，单独放置时可产生730瓦的功率。

研究团队的测试表明，织物太阳能电池板可以折叠和展开超过500次，同时保持90%的发电能力，使其非常耐用。该团队正在研究的题之一是环境退化。这需要某种超薄封装来保护太阳能电池免受外部因素的影响。如果这些题得到解决，超薄、超轻的太阳能电池将能够用于多种用途。将其应用于船帆、灾后重建帐篷的外部或无人机的机翼都是一些例子，但从理论上讲，它几乎可以放置在任何地方来发电。

应用范围广泛

可用屋顶飞机

如果这项技术有一天得到广泛应用，其影响可能是巨大的。美国各地分布着数千个仓库，它们的大屋顶是安装太阳能的黄金地点，但它们无法承受当今的硅太阳能电池。木板。超薄太阳能电池板可以安装在船帆、无人机机翼甚至帐篷上。它在偏远地区和救灾行动中特别有用。

由此产生的薄膜太阳能电池实际上更轻、更简单、制造成本更低，但由于它们仍然安装在玻璃板上，最终的模块与传统模块一样重。减轻太阳能电池的重量使制造商能够制造更大的太阳能电池板并显着降低安装成本。到目前为止，几个试图在柔性塑料薄膜上制造超薄太阳能电池的项目仅生产出实验产品，这些产品太脆弱或不适合实际使用。

最终，研究人员选择了有机半导体作为活性光电转换层，银纳米线和导电聚合物作为透明电极。布洛维奇说，钙钛矿也可用于光转换。这些材料效率更高，但当暴露在潮湿和缺氧的环境中时，其性能会下降。

超薄太阳能

改善卫星性能

大多数太空卫星由光伏电池供电，将阳光转化为电能。在轨道上暴露于某些类型的辐射可能会损坏这些设备、降低其性能并其使用寿命。英国剑桥大学的科学家提出了一种抗辐射太阳能电池设计，其特点是涂有非常薄的光吸收材料涂层。卫星性能。

当太阳能电池吸收光时，它将光的能量转移给材料的带负电的电子。这些载流子被释放并产生通过光电池的电流。来自太空的辐射会移动太阳能电池材料中的原子并缩短载流子的寿命，从而造成损坏并降低效率。使光伏电池变得更薄可以延长其使用寿命，因为电荷载流子在其使用寿命期间的行进路径较短。

抗辐射细胞的一项应用是研究行星和卫星。例如，木星的卫星木卫二是太阳系中辐射环境最恶劣的地方之一，在木卫二上着陆太阳能航天器需要能够承受辐射的设备。研究人员使用半导体砷化镓制造了两种类型的光伏器件。一种是通过将多种材料堆叠在一起制成的片上设计，而另一种则包括银色后视镜以提高光吸收。

为了模拟太空辐射的影响，研究人员用英国道尔顿坎布里亚核设施产生的质子轰击该装置。研究人员表示，超过一定阈值后，超薄太阳能电池的质子辐射性能优于之前研究的较厚设备。超薄几何形状提供的性能比之前观察到的要好两个数量级。此外，这些超薄电池的性能得到了改善，因为电荷载流子的寿命足够长，可以在设备终端之间移动。如果提供相同的功率，使用20年后，厚电池将需要比超薄电池多35倍的保护玻璃。因此，超薄电池节省的资源将导致更轻的有效载荷和更低的发射成本。

超薄涂层

太阳能电池板可以“自我清洁”

太阳能是世界上最大的可再生能源，并且增长迅速。然而，由于太阳能电池板通常部署数量如此之多，因此雇用人员单独清洁它们是不现实的。因此，允许“自清洁”是理想的模式。现在，德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的研究人员在这一概念上取得了重大进展。如果太阳能电池板上有污垢，太阳能电池板将无法有效工作，但定期清洁它们可能会很耗时。德国工程师最近开发了一种超薄涂层，可以自行清洁太阳能电池板。

特别是，该团队开发了一种涂层，可以根据一天中的时间改变其对水的反应，使其能够更快地去除积聚的灰尘和污垢。其关键成分是氧化钛，在正常条件下它会排斥水并形成水滴。然而，当氧化钛受到紫外线照射时，其状态发生变化，吸湿性增加，在表面形成一层薄薄的“水膜”。

这实际上创造了一种自清洁涂层。白天积聚的灰尘或污垢堵塞了这层薄膜水膜的表面，无法粘附在其上。到了晚上，“水膜”变成水滴落下，带走污垢。当紫外线激活时，二氧化钛还可以破坏有机分子并有效消表面。

值得一提的是，该团队的新涂层可以批量生产并直接应用于现有的太阳能电池、窗户和其他表面。在测试中，该团队使用中试工厂生产宽度仅为30厘米、长度为20m、厚度为100微米的薄玻璃卷，氧化钛涂层厚度仅为150纳米。当然，仍有一些障碍需要克服。研究小组表示，如此薄的玻璃仍然非常脆弱，因此未来的研究将集中于改进它们并研究使用聚合物薄膜的可能性。

什么电影并不重要

涂装工艺非常重要。

在太阳能电池生产中，镀膜、蚀刻、封装是三个关键工艺环节。

涂层钙钛矿的制造工艺与其他薄膜电池类似，具有纯度高、缺陷低、覆盖率高、钙钛矿层膜致密并改善各层结构之间的电接触、减少传输过程中的损耗、电池转化率高等特点。实现效率的薄膜。

蚀刻通过多道激光蚀刻可以构建钙钛矿电池的电路结构，并且可以将多个钙钛矿电池串联起来构建组件。

封装目前的封装技术采用与结晶硅胶类似的技术，主要是替代原本用于结晶硅胶的EVA薄膜，由于EVA是聚醋酸乙烯酯，聚合不可能100%完全，必然会有醋酸残留。碱，乙酸与胺反应生成氨基酸，所以原则上EVA不能用于钙钛矿，而钙钛矿主要采用POE材料。

任何类型的太阳能都与表面涂层密不可分。目前的所有技术方法都不能很好地解决涂层均匀性题。喷涂法的镀膜过程中，镀膜液集中在喷涂中心，造成污点；而采用表面蚀刻法时，很难使压花玻璃的表面成分均匀，因此蚀刻反应速度不恒定，出现不均匀现象。虽然滚涂方式的均匀性因玻璃厚度差异、滚轮传输抖动等多种因素而受到，但很难实现高精度的一致性。如果镀膜的均匀性不能进一步提高，由此产生的零件色差一方面会影响其外观，另一方面镀膜玻璃各区域透光率不一致会导致温度升高。可能的。影响零件耐用性的斑点效应。

为了解决这个题，在制备太阳能电池时通常使用真空涂层手套箱。真空镀膜系统与真空手套箱系统集成，在高真空蒸发室内完成薄膜蒸发。手套箱用于在高纯惰性气体气氛中储存、制备和蒸发后的样品检测。在手套箱的氮气环境中旋涂钙钛矿前体溶液，以避免与水和空气接触。将制备好的钙钛矿电池通过连接室直接转移到蒸发室中，蒸发电极即可完成整个实验。在无水和缺氧环境中操作。

方室自动门热蒸发镀膜机内置于手套箱内，配有膜厚计、分子泵、机械泵和四个蒸发源。合理的蒸发源布局保证了各蒸发源与基板之间的距离。整个系统集成真空镀膜系统和手套箱系统，可在高真空蒸发室内完成薄膜蒸发，并在手套箱内高纯惰性气体气氛下储存样品，样品制备和检测后蒸发。主要应用于太阳能电池钙钛矿、OLED和PLED、半导体制备等实验研究和应用。

注意Itex手套箱