MIT开发出纸张太阳能电池，效率翻18倍，重量不到原来百分之一

　　Pine 发自 凹非寺
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　　和纸一样薄 的太阳能电池，你见过吗？
　　现在，MIT研究团队搞出来了，整个电池结构只有2～3微米厚，模样长这样：
　　不仅厚度更薄了，并且效率也翻了n番：
　　每千克产生的电量是 传统太阳能电池的18倍 。
　　并且这项研究的通讯作者Vladimir Bulović还新创立了一家公司，准备进一步开发和商业化这款超薄太阳能电池。
　　网友们对这项技术成果也抱有很大的期待：
　　希望这能提高传统太阳能电池的效率。
　　再说回这个电池本身，它到底是怎么一回事？一起来看看～能做成更大面积的超薄太阳能电池
　　此前，已经出现过类似的薄膜太阳能电池，但它们都会或多或少都会有一些限制：要么是制备出的太阳能电池尺寸太小无法商业化应用，要么就是实际应用效率太低。
　　而MIT的这个超薄太阳能电池，不仅效率上有保证，而且它的可扩展性能也是杠杠的，Bulović教授也表示：
　　虽然实验室制作出来的样品只有10cmX10cm，但它毫无疑问能做到更大尺寸。
　　那研究团队又是如何兼顾到这些的呢？
　　要想制作出超薄的可扩展的太阳能电池 ，首先面对的问题就是材料的选取。
　　换句话说，就是选取材料就不得不考虑到它的工艺可行性 。
　　至于制备工艺，简单来说，超薄太阳能电池就是在薄膜载体上喷涂各种材料以及太阳能电池层。
　　研究团队给出了这样一个（下图） 制备可扩展太阳能电池 的工艺流程：辊对辊集成。
　　在之前的研究中，制备薄膜太阳能电池一般都是采用玻璃作为载体材料。
　　但玻璃很脆，不能轻易被切开修剪，并不适用于大面积涂层技术，比如说槽模涂层（Slot-Die Coating） 和丝网印刷（screen printing） 。
　　△图源：alicat
　　于是，研究团队放弃使用玻璃作为载体，转用聚对苯二甲酸乙二酯（PET） 片，它能够很好地避开玻璃基板的缺陷。
　　载体基板确定之后，接下来便是在上面进行一层又一层的喷涂了。
　　研究人员先是喷涂一层氟聚合物释放层，然后通过化学气相沉积加入一层薄薄的聚对二甲苯，它是电气绝缘材料，可防止潮气和化学腐蚀。
　　此外，研究人员还使用由各种材料制成的可打印墨水 来沉积不同的太阳能电池层，比如选择了一种有机半导体作为主动光电转换层，银纳米线和导电聚合物作为透明电极。
　　这样一来，成品太阳能电池便制备好了，接下来就要剥离在PET片上喷涂的太阳能薄膜，将其转移到另外一种复合织物上去。
　　这里MIT选用了Dyneema复合织物，它是由超高分子量聚乙烯纤维夹在聚酯薄片之间制成，是商业上可用于高强度、低重量应用的最佳材料之一。
　　具体过程，是在成品太阳能电池的边缘涂上几微米的胶水，然后与Dyneema接触，将太阳能薄膜＂扯＂下来完成转移。
　　讲完制备工艺，再来看看它的效率如何？直接上数据。
　　MIT的太阳能电池功率密度为370瓦/千克，重量为0.1千克/平方米。
　　为了便于对照，研究人员还摆出了传统太阳能电池的相关数据：
　　商用硅功率密度为20瓦/千克，重量为10.7千克/平方米。玻璃基板上的碲化镉薄膜太阳能电池板的功率密度为13瓦/千克，重量为14千克/平方米。
　　数据很直观，重量轻了100多倍，单位千克功率翻了n番。
　　值得一提的是，为了能够实现商业化应用，研究团队还进行了更广泛的测试，制造出一种轻质的封装层，以延长电池的寿命，Bulović教授称：
　　（我们的） 太阳能电池不用包装就能使用一到两年，而通过包装，可以将寿命延长至五至十年。
　　不过有网友还是理性分析了一通：重量轻了百余倍，而功率密度又是按照单位重量计算的，那折合下来单位面积的功率甚至还是不如传统的太阳能电池。
　　研究团队
　　研究团队来自MIT，其中通讯作者为Vladimir Bulović，是麻省理工学院纳米系主任，工程学教授。
　　Bulović教授领导了有机和纳米结构电子实验室，共同领导着MIT-Eni太阳能前沿中心。
　　截至目前，他已经发表了250余篇研究论文，被引用次数超过45000，在发光二极管、化学传感器、可编程存储器和微电子机器等领域发明了100多项美国专利，其中大部分已经获得许可并被初创企业和跨国公司使用。
　　此外，Bulović还拥有三家初创公司，包括被三星收购的量子点电子公司QD Vision，主要提供新一代显示和照明解决方案。
　　还有一家制造透明太阳能电池的公司Ubiquitous Energy。
　　而最新的一家初创公司Active Surfaces，则是准备进一步开发和商业化文中提到的这款超薄太阳能电池。
　　参考链接：
　　[1]https://spectrum.ieee.org/thin-film-solar-panels
　　[2]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202200940
　　[3]https://news.ycombinator.com/item?id=34093356
　　— 完 —
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