太阳能电池作为肥皂泡的光

想象一下，太阳能电池如此薄、柔韧、轻巧，几乎可以放在任何材料或表面上，包括帽子、衬衫、智能手机，甚至可以放在一张纸或氦气球上。

麻省理工学院的研究人员已经演示了这样一种技术:制造出有史以来最薄、最轻的太阳能电池。尽管这可能需要数年时间才能发展成为一种商业产品，但实验室的概念验证展示了一种制造太阳能电池的新方法，这种新方法可以为下一代便携式电子设备提供动力。

新的过程是由MIT教授VladimirBuloviä‡，研究科学家Annie Wang和博士生学生Joel Jean的纸张中描述的有机电子产品．

Bulović, MIT’s associate dean for innovation and the Fariborz Maseeh (1990) Professor of Emerging Technology, says the key to the new approach is to make the solar cell, the substrate that supports it, and a protective overcoating to shield it from the environment, all in one process. The substrate is made in place and never needs to be handled, cleaned, or removed from the vacuum during fabrication, thus minimizing exposure to dust or other contaminants that could degrade the cell’s performance.

“创新的一步是，你可以在生长设备的同时生长基板，”Bulović说。

在这种初始概念验证实验中，该团队使用称为聚对聚丙烯的常见柔性聚合物，作为基材和外涂层，以及称为DBP的有机材料作为主光吸收层。聚苯乙烯是商业上可用的塑料涂层，广泛用于保护植入的生物医学装置和来自环境损伤的印刷电路板。与常规的太阳能电池制造不同，整个过程在室温下在室温下的真空室中进行，而不使用任何溶剂，这需要高温和苛刻的化学物质。在这种情况下，使用建立的基板和太阳能电池是“生长的”汽相淀积技术。

一个过程，许多材料

该团队强调，这些特殊的材料选择只是例子，并且它是关键创新的型号衬底制造过程。可以用于基板和封装层的不同材料，并且不同类型的薄膜太阳能电池材料（包括量子点或钙锌矿）可以代替初始测试中使用的有机层。

但他们表示，该团队已经完成了有史以来最薄、最轻的完整太阳能电池。为了证明这些细胞是多么的薄和轻，研究人员把一个正常工作的细胞放在一个肥皂泡上，而没有弄破肥皂泡。研究人员承认,这种细胞可能太瘦实际——“如果你呼吸过度,你可能会把它吹走,“说Jean-but聚对二甲苯的电影80微米的厚度可以使用商业设备,容易沉积而不丧失内联基质形成的其他好处。

柔性聚粉膜，类似于厨房夹紧包装，但只有十分之一，首先在坚固的载体材料上沉积 - 在这种情况下，玻璃。弄清楚如何用玻璃清洁薄薄的材料是一个关键挑战，解释了王某，他们花了很多年与聚对比合作。

在制造过程完成后，研究人员使用一种柔性薄膜制成的框架，将整个聚苯乙烯/太阳能电池/聚苯乙烯堆栈从载体上抬起。最终的超薄、柔韧的太阳能电池，包括衬底和覆盖层，厚度只有人类头发的五分之一，是玻璃衬底上等效电池厚度的千分之一(大约两微米厚)，但它们将阳光转化为电能的效率与玻璃基电池一样高。

不需要奇迹

王解释说:“我们把航母放在真空系统中，然后把其他东西都放在上面，然后把整个航母都拆下来。”Bulović网站说，像大多数新发明一样，一旦完成，一切听起来都很简单。但实际开发技术使这一过程工作需要多年的努力。

当他们用玻璃载体装太阳能电池时，珍说，“它可能是别的东西。”你几乎可以使用任何材料，”因为这个过程是在这样温和的条件下进行的。例如，基板和太阳能电池可以直接沉积在织物或纸张上。

虽然该示范装置中的太阳能电池没有特别高，但由于其重量低，其功率重量比是迄今为止最高的。这对于重量重要的应用非常重要，例如在用于研究的航天器或高空氦气球上。虽然典型的基于硅基太阳能模块，其重量由玻璃盖主导地位，但是每千克重量可能产生大约15瓦的功率，新细胞已经证明了每克的6瓦的输出量高约400倍。

“它可能很轻，你甚至不知道它的存在，在你的衬衫或笔记本上，”Bulović说。“这些细胞可能只是现有结构的附加物。”

团队说，这是早期的，实验室规模的工作，并将其发展成可制造的产品。然而，虽然短期内的商业成功可能不确定，但这项工作可以长期开辟了太阳能的新应用。“我们有一个有效的概念，”Buloviä‡说。接下来的问题是，“它需要多少奇迹来使其可扩展？我们认为这是未来的很多艰苦的工作，但可能需要奇迹。“

密歇根大学材料科学与工程、化学工程和应用物理学副教授Max Shtein说:“麻省理工团队的演示比之前的记录保持者薄和轻了一个数量级。”Max Shtein没有参与这项工作。因此，他说，它“对于最大限度地提高功率重量比(例如，对航空航天应用很重要)，以及简单地将光伏电池叠层到现有结构上的能力有着巨大的影响。”

“这是非常高质量的工作，”Shtein增加了“创意概念，仔细的实验​​设置，写作非常好的纸张，以及许多良好的上下文信息。”他说，“整体食谱简单，我可以看到尽可能扩展。”

这项工作得到了埃尼公共事业公司(Eni S.p.A.)、埃尼-麻省理工学院太阳能前沿中心(Eni- mit Solar Frontiers Center)和美国国家科学基金会(National Science Foundation)的支持。