傳統的硅太陽能電池剛硬、沉重而且不透明
光伏電池早已成為屋頂上一道人們熟知的風景線。可是在未來,微型太陽能電池還將會出現在更多目前來說是意想不到的地方:發電窗戶,汽車天窗甚至遮篷上。
這項新技術是一項要應用于塑料、布料及其他材料上印制超薄、半透明及可彎曲的光伏電池技術。如果這項技術能成功地實現商業化應用,它將為太陽能行業提供現今常規的固定安裝之外的新應用途徑:電池可以印制在成卷的塑料膜上,這些塑料膜展開以后有幾十種用途;或者印制在T恤及其他衣服的織物上,在穿在身上的同時可采集能源。
這項技術的研究者是伊利諾伊大學厄巴納?香檳分校材料科學與工程系的約翰?A?羅杰斯教授,他和他的研究小組采用標準印刷技術制造出了厚度不足常規半導體電池十分之一的太陽能電池。這種電池非常容易彎曲,一厚疊電池可以緊緊地裹住一支鉛筆。該技術已授權給北卡羅來納州達勒姆的半導體公司Semprius。該公司計劃在一年內開始一項利用這項技術生產太陽能電池組件的試點項目。美國加利福尼亞大學伯克利分校電氣工程師兼助理教授阿里?賈維和羅杰斯共同在《自然材料》雜志上發表了一篇有關這一研究的綜述,他表示,這項技術為高效及柔曲的太陽能電池的大規模生產提供了一種獨特的方案。
喬?卡爾是Semprius公司首席執行官。這家公司位于北卡羅來納州達勒姆,已獲得這項由伊利諾伊大學研發小組開發的新技術的專利授權。
賈維博士認為,傳統的硅太陽能電池的缺點是不可彎曲、沉重而且不透明,但由于具有可靠及高效的特性,再加上硅原料資源充足,這使它們在技術應用上占據了主導地位。但是,硅的易碎性也限制了其應用的范圍。羅杰斯博士“已經解決了從硅材料或其他無機材料上截取薄層,并將這些薄層附著在其他材料表面的難題?!?/P>
在過去五年里,羅杰斯博士和他的同事們一直致力于可彎曲電器的研究工作,而這項技術是他們的最新科研成果。羅杰斯博士介紹說,他們先使用標準平版印刷技術將薄型太陽能電池印制在半導體晶片上,然后再用軟橡皮圖章將硅電池轉而印制到另一種物質表面上。
坎錢?古薩是Semprius公司的一名高級科學家,他正在檢查一塊排列有微型太陽能電池的銅鍍膜玻璃模塊。這種剛性太陽能電池裝置應用于大型太陽能安裝。
在Semprius公司, 員工譚婭?摩爾正在監控著太陽能電池印制機。
軟橡皮圖章的粘性表面“吸附起硅電池,” 他說,“這樣軟橡皮圖章就附上了這些硅電池。然后,我們就用這圖章將硅電池印制在其他物體上,比如印制在一張塑料膜上?!?/P>
哈佛大學化學與化學生物學教授、著名化學家喬治?M?魏賽茲表示,羅杰斯博士的這項研究充分利用了多年來硅制造的發展成果,同時也克服了硅材料的基本局限性。魏賽茲博士說:“硅材料的確不錯,但始終局限于在堅硬的不可彎曲的平面上制造各種硅產品。”
伊利諾伊大學厄巴納?香檳分校的約翰?A?羅杰斯教授和他的研究小組開發了一項新技術,可以將用來采集太陽能的光伏電池印制在柔性材料表面。
羅杰斯博士沿用了硅器件的制備技術,但他研發出的新辦法突破了早期硅材料缺乏彈性所造成的局限性。 魏賽茲博士說:“他開發出了一項重要的技術,為開辟新的應用領域奠定了基礎。”
賈維博士表示,太陽能電池的半透明化可能產生新的用途,比如,在染色窗鍍膜中加入這樣的薄膜以增加發電功能。通過減少鍍膜中的電池,可以改變其密度,從而可以調節電池透光度,以便增加室內采光,“這樣你就能像透視染色薄膜一樣透視電池?!?/P>
圓形玻璃片將太陽光均勻分布給太陽能電池。
在Semprius位于北卡羅來納州達勒姆的工廠里,該公司正在開發太陽能電池陣列技術。該公司首席執行官喬?卡爾說:“我們對這項技術所帶來的商機簡直是應接不暇。”他透露到,Semprius目前正在為潛在客戶開發相關的太陽能光伏組件,包括為幾家汽車公司研制他們所感興趣的用于汽車車頂的電池。
Semprius公司采用的印制技術使用砷化鎵作為半導體。它能比硅有效地吸收光能
羅杰斯博士表示,