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太阳能电池板的“大变身”

发表于:2016-11-28 11:50:54 来源:新民晚报

不露真相的屋顶太阳能

SolarCity董事长埃隆˙马斯克展示了新型太阳能瓦。在多幢风格不同的新屋顶簇拥中,这位亿万富豪展示了各种形状的新型太阳能瓦,有模仿瓷砖、法式石板瓦的,也有现代款式的平瓦,甚至是托斯卡纳风格的弧形屋顶瓦片。而共同的特点是,这些屋瓦从高处看来并不透明,与传统的太阳能电池截然不同。你说不出这种太阳能瓦铺设的屋顶与传统屋顶的区别。


马斯克展示“长相普通”的太阳能瓦

“我们的目标是让太阳能屋顶看起来就像普通屋顶,而实际上它在发电,持续时间还更长,隔热效果也更好。至于成本,则少于普通屋顶加上买电成本的总和。那样的话,为什么要买别的东西呢?”

马斯克还展示了这些太阳能屋瓦的坚固性,他让其承受重物的击打。屋瓦有些裂缝,但不像传统屋瓦那样破成碎片。

室内也能用的太阳能软片

另一种变身似乎更加彻底,就是抛弃屋顶这个传统领地。美国弗吉尼亚理工大学团队正在开发低成本的柔性太阳能片,可以藏身在窗户和墙壁,纳入窗帘和壁纸,从阳光,甚至散射光中收获能量。


研究员吴聪聪和可回收人造光的柔性太阳能板

每片如手掌大小的新太阳能电池通体柔软,不超过半毫米厚,可产生功率约75毫瓦的电。制成大面积后能弯曲成卷,用于窗帘和壁纸。它其实只是一层钛氧化物,借助丝网印技术固定到柔性薄基板上,材料和生产成本都相当便宜。

“有几个要素使它非常有吸引力,”主持项目的肖申克˙普里亚说,“首先,不必在高温环境下制造,制造设备相对便宜、易于操作。第二,这种板型材料有潜在的可延伸性,做成墙纸为住宅供电,运行报警系统、给手机充电、点亮LED灯。”

太阳能软板最有用的特性是其吸收散射光的能力。它不仅能利用太阳光,也能利用LED、白炽灯和荧光灯发出的光。你可能看到这样的奇特状况:系统点亮了灯,而灯光中的一部分又让系统重新回收,再发电,为同一盏灯供电。

目前,柔性太阳能板的运行效率在10%左右,稍落后于普通晶硅面板的效率峰值(13%-15%),团队认为效率可提高到超过其刚性弟兄的水平,最终能织成衣服,制造军用背包等。如果再融入其他一些技术(如压电发电),能让士兵们在现场充电。

普里亚说。“高效制造大面积材料是我们的优势。我们会积极让产品符合市场,拓展各种用途,从服饰到窗户,智能建筑、无人机到移动充电站。”

发电又储电的太阳能织物

随着移动技术的兴起,移动电源必不可少;而最妥帖的方式,莫过于将其直接编织到我们的衣服里。科学家最近发明的太阳能发电丝,朝着柔性电子的目标又前进一步。


太阳能丝带织进面料中

美国中佛罗里达大学纳米科学技术中心的加耶˙托马斯副教授说。“在实验室里,我们研制太阳能电池,又研制储能装置,为什么不把两者结合在一起呢?”受马蒂˙麦克弗莱在《回到未来II》中那双自动系带运动鞋的启发,他们团队研制了发电又储电、能织入衣料的太阳能丝带。

纤细的丝带由铜材制作,又软又盈。一侧的功能是太阳能发电,另一侧则是超级电容。当暴露在阳光下时,发电一侧的电子直接传递到反面,在储能层中储存。团队测试在模拟太阳光中激活的丝带,提供的能量密度为1.15毫瓦时/立方厘米,功率密度243毫瓦/立方厘米。为便于展示效果,团队试着用织机编织,成功地将丝带织成一块正方形面料,功能不受影响。

有朝一日这种织物用于夹克和毛衣,让手机、健身追踪器等移动设备随时随地充电满满。“主要的应用可能还是在军方,”托马斯说。士兵需要携带的电池有时重量超过13.6公斤;而在战场的恶劣环境下,这样的电池也难于提供。而镶有丝带的衣服、背包能收获和储存能量,只要有阳光,就能解决问题。

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