全球最薄柔性光伏電池韓國(guó)誕生

　最薄太陽能電池能有多薄?最新的紀(jì)錄是1微米。這相當(dāng)于人類頭發(fā)絲直徑的百分之一，也就是傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池的數(shù)百分之一。

　　超薄化如果得以實(shí)現(xiàn)，那么太陽能電池的應(yīng)用空間將變得更加廣闊，不再局限于地面電站或者屋頂。光伏系統(tǒng)可以附著在各種表面，比如可穿戴能源設(shè)備以及車輛、電器、建筑上。

　　最近，韓國(guó)科學(xué)家Juho Kim等人在《應(yīng)用物理快報(bào)》(Applied Physics Letters)上發(fā)表了最新研究，推出了這款超薄太陽能電池。電池雖然薄但轉(zhuǎn)化效率卻不低，與厚度約為3.5微米的太陽能電池相比，能夠產(chǎn)生同樣的電能，厚度卻減少到了四分之一。

　　超薄柔性砷化鎵太陽能微電池的制作流程。

　　韓國(guó)研究者嘗試把無機(jī)復(fù)合半導(dǎo)體微電池設(shè)備和可彎曲或可延展的基板結(jié)合起來，通過減少電池的厚度來提高其柔韌性，為利用這些微電池設(shè)備作為衣服、皮膚等可穿戴電子設(shè)備的便攜式電源提供了可能性。

　　在以往的生產(chǎn)中，由于電子元件需要被粘在基板上，黏合劑就會(huì)額外增加電池的厚度，此次研究新采用了“冷壓焊”的方法，將材料頂層的光刻膠在170攝氏度下融化，然后將其焊接到基板電極上。光刻膠在冷卻后就會(huì)被剝離，因此這一過程中黏合劑并不會(huì)造成電池厚度的增加。

　　減少微電子設(shè)備的電池厚度，有利于適應(yīng)日常使用中電子設(shè)備各種被極端彎曲的場(chǎng)合。一般來說，微電子設(shè)備越薄，其彎曲時(shí)受到的壓力也就越小，越容易彎曲。同時(shí)，可佩帶在身上的彈性電子設(shè)備通常都要求有持續(xù)的電源供給，此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析恰巧表明，超薄太陽能微電池在極端彎曲的情況下供電更持久。無論是在生產(chǎn)成本還是持續(xù)供電方面，都具有極大的優(yōu)勢(shì)。

　　研究中制作太陽能微電池的材料是半導(dǎo)體砷化鎵，主要利用轉(zhuǎn)印transfer-printing這一技術(shù)，電池的重復(fù)使用是通過基板底部的電極反射光子回光伏電池來實(shí)現(xiàn)的。

　　此款超薄太陽能電池非常靈活并且很薄，可以包裹鉛筆一周。許多可穿戴設(shè)備限于電池體積和重量而無法被推廣應(yīng)用，而這塊電池的高柔韌性和輕質(zhì)量的特性，將有利于推動(dòng)可穿戴電子設(shè)備的生產(chǎn)，比如為智能眼鏡供電，也可以納入衣服中為可穿戴設(shè)備供電。

　　除此之外，未來該材料潛力巨大，有望為太陽能電池應(yīng)用開創(chuàng)出許多全新領(lǐng)域。像航天器或高空探測(cè)氣球等對(duì)重量較為敏感的領(lǐng)域，超薄太陽能電池的應(yīng)用有重要科研價(jià)值。玻璃、織物、紙張、塑料等材料也可以作為電池的載體而產(chǎn)生更大的使用價(jià)值。

　　其實(shí)，今年2月底，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員就已研發(fā)出號(hào)稱“世界上最輕最薄”的太陽能電池。該款太陽能電池厚度為2微米，是這次韓國(guó)團(tuán)隊(duì)研發(fā)產(chǎn)品的兩倍。研究人員稱其輕薄到可以放在肥皂泡中而不讓它破裂。在可穿戴設(shè)備中，由于太陽能電池很輕，所穿戴用戶甚至都無法看見它的存在。但是，MIT的這款太陽能電池在當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)化效率還不是很高，而此次韓國(guó)科學(xué)家的研究則進(jìn)一步優(yōu)化了轉(zhuǎn)化效率這一問題。

　　不過， MIT和韓國(guó)科學(xué)家開發(fā)的全新超薄太陽能電池目前仍均處在概念證明階段，投入真正商用還需時(shí)日。