球形太阳能电池扩大角度视野,多方向

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图片来源:NazekEl-Atab/KAUST

由于高效、轻量化、低成本,在过去的几十年里,太阳能电池得到快速发展。但是在充分利用每天可用的阳光方面,平板太阳能电池板仍然面临较大的限制。

阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)微系统工程的研究员NazekEl-Atab提出了一种新的球形太阳能电池,设计旨在从每一个角度提高太阳能收集潜力,而不需要昂贵的移动部件来追踪太阳在天空中的运动轨迹。

这种球形太阳能电池原型是一个微小的蓝色球体,可以像乒乓球一样轻松地用一只手握住它。利用太阳能模拟灯进行的室内实验已经表明,与具有相同总表面积的平板太阳能电池相比,它可以实现超出约15%~%的功率输出。

该研究小组的设计灵感来自于自然界。“家蝇眼睛的位置和形状增加了它们的角度视野,所以它们可以在水平视野中看到大约度的周围”,NazekEl-Atab说道,“同样,球形结构增加了太阳能电池的‘角度视野’,这意味着它可以从更多的方向收集阳光“。

材料的制造方式

图片来源:NazekEl-Atab/KAUST

NazekEl-Atab团队高效率转变了刚性单晶硅太阳能电池的交错回触点(IBC),在保障原有电气性能的基础上,配置成柔性太阳能电池。

这个过程是基于无光刻波磨技术实现的。首先使用二氧化碳激光和曝光的光刻胶去除氧等离子体,然后使用离子刻蚀(DRIE)系统在暴露的硅区进行深度反应,-meh硅上的宽凹槽。

材料的灵活性

图片来源:NazekEl-Atab/KAUST

通过弯曲,研究人员测试了太阳光能电池的机械柔度。相比于线型蚀刻仅能在一个方向上体现出灵活性,菱形蚀刻能提供四个方向的柔度变化,适应多种变形要求。

“让我惊讶的是,作者在一系列文章中展示了使用波纹技术的刚性硅太阳能电池可以实现的超高灵活性”,一位麻省理工学院太阳能工程博士后这样说道,我对制造球形电池的能力更感兴趣,这意味着你可以让工业IBC型(交叉背接触)硅太阳能电池覆盖任何形状,并在任何地方“晒晒”。

柔性太阳能电池技术已经为许多公司铺平了道路,应用范围从可穿戴电子设备和机器人到无人飞行器与空间应用。

虽然直到今天,硅仍然是光电的主要材料,但是NazekEl-Atab的设计提供了一个新的方向,能够将商用硅太阳能电池制成任何形状的能力将使光伏技术广泛应用于自主设备,例如物联网传感器,和自动车辆等。

也许在公用的大规模太阳能发电厂中,球形太阳能电池尚且无法取代传统的太阳能电池技术。但是这种特殊的球形太阳能电池设计却可以在更多的针对性市场中寻找到用途。




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