用于可穿戴电子设备或柔性机器人皮肤的可拉伸高效太阳能电池

时间：2021-09-08 12:52:44 来源：

将硅与高弹性的聚合物背衬结合使用可生产出具有破纪录的可拉伸性和高效率的太阳能电池。

晶体硅太阳能电池板与可拉伸的可穿戴电子设备或柔性机器人外壳结合使用时，与用作刚性屋顶电池板一样有效。KAUST的研究人员已经设计出一种方法，可以将刚性硅制成太阳能电池，可以将其拉伸到破纪录的95％，同时保持19％的高太阳能捕获效率。

尽管正在研究许多新的太阳能材料，但到目前为止，硅仍然是光伏行业的最爱。穆罕默德·穆斯塔法·侯赛因（Muhammad Mustafa Hussain）实验室的博士后研究员Nazek El-Atab说：“单晶硅由于其低成本，无毒，出色的可靠性，良好的效率和制造工艺的成熟性，仍然是光伏行业的首选材料。”

对于某些应用，硅的一个缺点是其刚性，这与某些薄膜太阳能电池不同。但是，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。侯赛因和他的团队现在已经通过开发低成本，高效，基于硅的可拉伸太阳能电池，迈出了克服这一局限的重要一步。

穆罕默德·穆斯塔法·侯赛因（Muhammad Mustafa Hussain，左）纳泽克·阿塔布（Nazek El-Atab）将其太阳能电池的灵活性与典型硅太阳能电池的刚性相比较。

关键步骤是采取市售的刚性硅面板，并在面板的背面涂上一种高度可拉伸的，廉价的，生物相容性的弹性体，称为ecoflex。然后，研究小组使用激光将刚性电池切割成多个硅岛，这些硅岛通过弹性体背衬固定在一起。每个硅岛都通过指状背触点与相邻的硅保持电气连接，该背触点延伸了柔性太阳能电池的长度。

三角形图案被证明是最具弹性的设计。

侯赛因说，该团队最初制造了矩形硅岛，该岛可以扩大到54％左右。他说：“超过该值，拉伸应变导致在脆性硅岛内产生对角线裂纹。”该团队尝试了不同的设计，以进一步提高可拉伸性，请注意，他们去除的每片硅片都会减少可用于光捕获的面积。该团队尝试了菱形图案，然后再选择三角形。侯赛因说：“使用三角形图案，我们达到了世界纪录的可拉伸性和效率。”

该小组计划采用可拉伸的硅太阳能材料为侯赛因实验室开发的多感官人造皮肤提供动力。目标是使太阳能电池板具有更大的伸缩性。侯赛因说：“所展示的太阳能电池主要可以在一个方向上拉伸-平行于相互交叉的背触点网格。”“我们正在努力改善多向拉伸能力。”

参考：Nazek El‐Atab，Nadeem Qaiser，Rabab Bahabry和Muhammad Mustafa Hussain撰写的“瓦楞纸可实现非对称超拉伸（95％）高效单晶硅太阳能电池（19％）”，先进能源材料有限公司。DOI：
10.1002 / aenm.201902883

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