将硅和高弹性聚合物结合在一起可以生产出具有破纪录的延展性和高效率的太阳能电池。天富登录注册

 

当晶体硅太阳能电池板与可伸缩的可穿戴电子产品或柔韧的机器人皮肤结合在一起时，其效果与用作刚性屋顶电池板时一样有效。KAUST的研究人员已经设计出一种方法，将坚硬的硅转化为太阳能电池，可以达到破纪录的95%，同时保持高达19%的太阳能捕获效率。

 

尽管许多新的太阳能材料正在研究中，硅仍然是光伏产业的最爱。Muhammad Mustafa Hussain实验室的博士后研究员Nazek El-Atab说:“由于单晶硅成本低、无毒、优异的可靠性、良好的效率和成熟的制造工艺，它仍然是PV行业的首选材料。”

 

在某些应用中，硅的一个缺点是它的刚性，不像某些薄膜太阳能电池。然而，这些柔性电池要么由低成本、低效率的有机材料组成，要么由效率更高但非常昂贵的无机材料组成。Hussain和他的团队现在已经通过开发低成本、高效率、硅基弹性太阳能电池，朝着克服这一限制迈出了重要的一步。

 

刚性太阳能电池和柔性太阳能电池

 

Nazek El-Atab比较了他们的太阳能电池的灵活性和典型的硅太阳能电池的刚性。版权所有:©2019 KAUST天富登录注册

 

关键的一步是采用一种商用的刚性硅面板，并在面板背面涂上一种高度可拉伸、廉价、生物相容性的弹性体，这种弹性体被称为ecoflex。然后，研究小组用激光将刚性细胞切割成多个硅岛，这些硅岛由弹性体支撑连接在一起。每个硅岛通过贯穿柔性太阳能电池长度的交叉回触点与相邻的硅岛保持电连接。

 

三角形可拉伸太阳能电池

 

三角形图案被证明是最具弹性的设计。信贷:Wiley-VCH

 

Hussain说，研究小组最初制造了长方形的硅岛，可以拉伸到54%。他说:“超过这个值，拉伸的张力会导致脆弱的硅岛内部出现对角线裂缝。”该团队尝试了不同的设计，以进一步提高延展性，并注意到他们移除的每一片硅片都减少了可用于捕获光的面积。这个团队在采用三角形之前先尝试了菱形图案。Hussain说:“使用三角模式，我们实现了世界纪录的可伸展性和效率。”

 

该团队计划将这种具有弹性的硅太阳能材料用于为Hussain的实验室开发的多感官人造皮肤提供动力。他们的目标还包括制造具有更大弹性的太阳能电池板。Hussain说:“演示的太阳能电池主要可以向一个方向拉伸——平行于交叉的背面触点网格。”“我们正在努力提高它的多向拉伸能力。”