太陽能走下屋頂
  
在人們眼中，屋頂上的光伏電池早已是司空見慣。但在未來的某天，較現(xiàn)在更為小巧的微型光伏電池會在更多地方得以應(yīng)用，窗戶、車頂甚至遮陽篷都會出現(xiàn)它們的身影。

伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校(University of Illinois，Urbana-Champaign)材料科學(xué)與工程系教授約翰•羅杰斯(John A. Rogers)及其研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一項(xiàng)新技術(shù)，使得在塑料、布料等材料印上半透明的超薄柔性硅電池成為可能。

太陽能穿上身

如果該技術(shù)最終能大規(guī)模應(yīng)用，將為如今普遍固定在屋頂上的太陽能發(fā)電行業(yè)提供一種替代方案，使其早日走下屋頂。新型硅電池既可印在塑料卷的表面，開創(chuàng)多種功用，又可印在T恤或其他衣物上，在人們穿著時(shí)采集能量。

羅杰斯博士及其團(tuán)隊(duì)使用標(biāo)準(zhǔn)印刷術(shù)制造的這種太陽能硅電池，其厚度不足傳統(tǒng)工藝制造硅電池的十分之一。此外，電池陣列可以緊緊裹住一支鉛筆，顯示其柔性也十分優(yōu)秀。技術(shù)已授權(quán)給位于北卡羅來納州達(dá)勒姆(Durham)的半導(dǎo)體公司Semprius，公司計(jì)劃在一年內(nèi)推出用以制造這種硅電池的模塊。

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校(the University of California, Berkeley)電氣工程師及助理教授艾里•杰維(Ali Javey)在《自然材料》(Nature Materials)雜志上發(fā)表評論指出，羅杰斯博士的方法為大規(guī)模生產(chǎn)高效高韌性的太陽能電池提供了新思路。

傳統(tǒng)工藝制造的太陽能硅電池剛硬、沉重且不透明，但由于穩(wěn)定、高效的特性，以及用之不竭的硅資源，使其依然在市場中占據(jù)主流。不過硅的易脆性最終還是限制了其應(yīng)用范圍。杰維博士稱：“羅杰斯博士已解決了技術(shù)上的一系列障礙，新技術(shù)可以從硅或其他無機(jī)物中截取薄層，并將這些薄層附著在其他材料的表面之上。”

新制硅工藝

羅杰斯博士及其團(tuán)隊(duì)在過去5年里一直在進(jìn)行柔性電子元件的研發(fā)，這項(xiàng)技術(shù)無非是他們先前研究的后續(xù)成果。羅杰斯博士稱，他們會先用標(biāo)準(zhǔn)平板印刷術(shù)將薄薄的太陽能電池安裝到半導(dǎo)體晶片上，而后用一枚軟橡皮印章轉(zhuǎn)移到其他材料上。
羅杰斯博士補(bǔ)充道：“印章的黏性表面能吸附起硅電池，你可以把此時(shí)硅電池想象成印章上的‘墨水’，隨后我們用印章將電池印到其他材料，譬如這片塑料上面。”

哈佛大學(xué)化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)教授、著名化學(xué)家喬治•懷特賽茲(George M. Whitesides)稱，羅杰斯博士的研究成果一方面依托于近年來制硅技術(shù)的進(jìn)步，另一方面也克服了硅無法大規(guī)模應(yīng)用的根本缺陷。

他說：“硅的性能沒的說，但先前剛硬粗糙的硅對生產(chǎn)造成了諸多限制。羅杰斯博士將無機(jī)物截取技術(shù)應(yīng)用到制硅領(lǐng)域，克服了傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的硅缺乏柔性的根本缺陷。新技術(shù)既保留了傳統(tǒng)制硅工藝，又為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。”
 
越薄成本越低

微型硅電池的半透明特性也將產(chǎn)生諸多新穎用途，譬如可將其作為發(fā)電型染色窗口涂料，人們可以通過改變電池的密度來調(diào)節(jié)窗戶的透光性。涂料上的電池密度越稀疏，窗戶的透光性便越好。

在位于北卡羅來納州達(dá)勒姆的工廠里，Semprius公司正在為研發(fā)太陽能電池陣列技術(shù)而忙碌。公司首席執(zhí)行官喬•卡爾(Joe Carr)稱新技術(shù)帶來的諸多商機(jī)使得公司有些應(yīng)接不暇。

該公司同時(shí)還在為包括汽車公司在內(nèi)的潛在客戶研發(fā)光伏模塊�？�爾稱汽車生產(chǎn)廠商對用新型電池來裝備車頂很感興趣。
 
羅杰斯博士說：“柔性和透明性這些特性固然優(yōu)秀，但輕薄才是新型電池的最大優(yōu)勢。成本是太陽能發(fā)電行業(yè)的最大敵人，只有發(fā)電的單位成本下降到足夠低時(shí)，太陽能發(fā)電才能得以大規(guī)模應(yīng)用。新技術(shù)制造的電池厚度經(jīng)常只有2微米(1微米等于100萬分之1米)，而你知道，電池越薄成本越低。”

(編輯：全球電池網(wǎng)）