- “微型閃光”太陽能電池體積雖小效率卻高
- 能有效降低成本
- 易于制造生產
- 轉化效率可以達到14.9%
- 建筑業、野外帳篷甚至裝在衣服上
- 軍事人員的聯絡系統提供能源
“微型閃光”太陽能電池內部都裝有硅片,被制成六邊形,每片上都有電力接觸元件,這些技術均來自集成電路和MEMS。
近日,美國桑迪亞國家實驗室的科學家們宣布,他們發明了一種新型太陽能電池,這種被稱為“微型閃光”的太陽能電池將有可能完全改變目前太陽能收集和使用的方式。
體積雖小效率卻高
這種電池體積極小,它們的結構厚度在14到20微米左右(人類一根頭發絲的厚度約在70微米左右),但效果比起傳統太陽能電池卻毫不遜色。它可以被安裝在充電器上然后被放在一些質地柔軟的模具中。這樣做的好處是可以將這種電池安裝在人們的身邊,讓人們在日常生活中收集和使用太陽能。
這種被科學家們寄予了厚望新型太陽能電池采用晶體硅制成,在制造中加入了當今電子器件廠廣泛使用的微機電系統(MEMS)。產生同樣多的電能,新型電池所需硅只有普通太陽能電池的1%。而且由于體積小,它還不易受外部環境影響導致外形損壞,所以在一些需要長期使用的環境中優勢明顯。科學家們表示,這種電池能的成本更低,效率更高,所以希望它能為太陽能電池帶來更為廣泛的應用。
多項技術助力“微型閃光”問世
太陽能電池的應用一直因為其高昂的成本而受阻,但這種電池卻能有效降低成本。而能夠降低成本的一個重要原因在于,微電池使用的材料更少,也擁有很高的效率。
這種電池另外一個好處就在制造環節,由于直徑只有幾十微米,可以根據需求制造成各種形狀。易于制造生產的特點也使得這種電池能夠更好地推廣。
值得一提的是,這種電池被命名為“微型閃光”的原因不僅在于其體積很小,而且它在制造過程中還使用了一種被稱為“拾放器”(pick-and-place machine)的工具,這種工具在電子裝配領域經常使用。該工具將硅片放置在電池底部的電子接觸元件上,它每小時可以完成13萬次這個動作。光線收集器是另外一項應用于“微型閃光”的設備,它是一種低成本、常被用于鏡頭上的裝置,同樣被使用在新型太陽能電池中。使用該裝置可以讓電池吸收更多的光從而轉化為更多的電能。當然由于電池體積微小,在制造時可以使用短焦距的光線收集器,不僅便宜,效果還更好。
除此之外,微機電系統也為這種電池增色不少。利用其強大的計算功能只要事先為其編好程序,它可以執行一些通常建筑工業的設計或者施工工作。
諸多優勢帶來廣闊前景
桑迪亞實驗室主要負責人格雷格-尼爾森列舉出超過20種這個新電池的改進之處,包括使用了新的系統、可以減少成本、提高電池效率等。格雷格說：“這種電池可以制造成各種外形,供獵人、旅行者等各類人群應對各種使用環境,比如建筑業、野外帳篷甚至裝在衣服上,也可以為軍事人員的聯絡系統提供能源。無論你在做什么,在走路、休息都可以讓這種電池充電。”
桑迪亞實驗室工程師威賓介紹說：“使用這種電池的太陽能屋頂可以達到智能化控制,同時也可以大大簡化整體構造,減低成本,同時使用太陽能技術還可以達到一體化供電。”
不僅如此,這種新型技術對于大型發電站也有好處,因為使用該技術可以減少發電站設備的安裝成本。將這些看似不起眼的“微型閃光”電池大量一起使用,同樣也能夠達到高壓輸電的效果,但是由于不像一般的高壓發電站一樣需要大量的輸電線,可以節約線路的成本,減少運輸中的電壓損失,所以使用“微型閃光”電池更加劃算。
盡管這種新型電池可能會面對來自傳統太陽能電池的競爭,但是桑迪亞實驗室的研究人員卻對它充滿信心。因為它的轉化效率可以達到14.9%,而現有太陽能電池的效率一般都在13%至20%之間。而由于具有一般太陽能電池所不具備的特殊優勢, “微型閃光”太陽能電池甚至有望在衛星以及遠程遙感控制系統中“大顯身手”。
