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超薄太阳能电池问世——可绕铅笔弯曲

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日期:2016年6月20日

来源:美国物理学会(American Institute of Physics,AIP)

总结:新型太阳能电池能为可穿戴电子器件供能。

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这种超薄太阳能电池足够柔韧,能够绕着小型物体弯曲,比如图中1毫米厚的玻璃边缘。(图片来源:Juho Kim,et al/ APL)


韩国研究人员研发出一种有延展性的太阳能电池,它能够为可穿戴式电子装置供能。


这种超薄太阳能电池板足够柔韧,可绕着普通铅笔弯曲,它能够为健身追踪器和智能眼镜可穿戴电子装置供能。研究人员将成果发表在美国物理学会发行的《应用物理快报》(Applied Physics Letters)上。


薄的材料比厚的更容易弯曲,比如一张纸比一块硬纸板更容易弯曲。原因是:当材料弯曲时,距离弯曲中心面较远的位置应力(stress)较大,而厚板材两侧表面距离弯曲中心的距离显然更远,所以抵抗弯曲的应力也就更大。


“我们的太阳能电池约为1微米厚。”Jongho Lee说。他是韩国光州科学与技术院(the Gwangju Institute of Science and Technology)的一名工程师。1毫米比一根普通的人类头发的厚度薄得多。标准的太阳能电池通常是它的成百上千倍,就连大多数其它薄太阳能电池也是它的2到4倍。


这种超薄的太阳能电池由半导体砷化镓制成。研究人员没有使用会增加材料厚度的粘合剂,而是直接将太阳能电池印制在一个柔韧的基片上。之后,通过在170摄氏度的环境下对其加压,并用一层熔化的光刻胶作为临时粘合剂,这些电池被“冷焊”到基片的电极上。随后,光刻胶脱落,使金属通过金属键结合。


金属的底层还作为反射物,将杂散光光子反射回太阳能电池。研究人员测试了电池将太阳能转化为电能的效率,发现和厚一些的太阳能电池效率相当。他们还做了弯曲测试,发现这种太阳能电池能绕着1.4毫米的半径弯曲。


研究团队还对电池进行了数值分析,发现其张力只是3.5微米厚的太阳能电池板的1/4。


“这种电池在弯曲时更坚韧,而且性能与厚电池相似或更好。”Lee解释道。


其他几个团队报告的太阳能电池约厚1微米,但他们使用了不同的方法制造电池,比如通过蚀刻将整个基底移除。


Lee及其团队的这种新方法是利用转印而不是蚀刻,他们能够用更少的材料制成十分柔韧的太阳能电池。


Lee还表示,这种薄电池能够整合到镜框或纺织物中为可穿戴设备供电。


原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2016/06/160620112506.htm

翻译:吴苏栗  

审校:赵昌昊


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