作者:John Badding 来源:《先进材料》 发布时间:2013-5-14 11:00:36
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新型柔性硅太阳能织物电池研制成功

图片来源:Badding教授实验室,宾夕法尼亚州立大学

可扩展到几米长硅基光纤太阳能电池首次被开发出来,这项研究向我们提供了一种可能性:我们将可以通过编织硅纳米线纤维来获得柔性的、可弯曲的或者扭曲的太阳能织物电池。这一发现是由宾夕法尼亚州立大学化学系教授John Badding带领化学、物理学家和工程师们研究得出,并在Advanced Materials上刊登。
 
实验组在处理光纤与电子芯片融合问题的前期工作时,发现了这个新现象:硅基集成电路是构建大多数半导体电子器件的基础,如太阳能电池,电脑,手机。他们发现除了可以合成出有着圆型光纤的片状芯片,还可以通过另一种途径合成出比人类头发还细的新型光学纤维,并且这种纤维带有自己的集成电子组件,从而避免了合成光学芯片的需要。要做到这一点,他们采用高压化学技术,一层一层地直接将半导体材料沉积到光学纤维上微小的孔里。
 
现在,在他们的新研究里,团队成员们同样使用这种高压化学技术,从晶体硅半导体材料中制备出一种纤维,使之可编织为太阳能织物电池——一种将辐射的太阳能转换成直流电能的光电设备。Badding教授说:“我们的目标是使高性能电子材料和太阳能电池以一种更长和更灵活的形式呈现出来。我们已经制备出以米为量度的纤维,原则上,我们团队的新方法可以用来制备出长度在10米以上的可弯曲的硅太阳能电池纤维。以纤维为基础的长型太阳能电池使我们可以完成以前不可能达到的一些想法:例如将硅纤维编织成有广泛的应用的织物,如发电、电池充电、化学传感、和生物医学设备。”
 
教授解释说,制约像智能手机和ipad这些便携式电子产品的主要要素之一是电池寿命太短,而太阳能辅助电池可以帮助解决这一问题。“太阳能电池通常是由一个长着氢化非晶硅的玻璃或塑料基板制备出来,然而这种通过使用昂贵的化学气相沉积反应器制备出的片状产物柔性并不好。令人欣喜的是,以柔性纤维为基础材质的太阳能电池将十分轻便:配置灵活,便携式,可折叠,甚至可穿戴。”然后将这种材料连接到电子设备的电源上,达到为蓄电池充电的功能。Badding教授补充说:“军事学家们对为战场上的士兵设计一种可穿戴式的电源特别感兴趣。”
 
团队成员认为柔性的太阳能电池材料的另一个优点是可以从不同的角度收集光能。Badding教授说:“传统的太阳能电池只有一个平面,但是对于一个柔性的,可弯曲的太阳能电池的织物,它将不再依赖光从哪里来、太阳在哪个方位和一天中的时间问题。”
 
来自英国南安普敦大学的另一个团队领导人Pier J. A. Sazio补充说:“这些石英光导纤维装置有另一个有趣的特点:因为它们是如此紧凑,他们对可见激光有一个非常快速的反应速度,事实上,我们制作的光纤探测器的带宽已超过1.8 GHz。”(来源:materialsviewschina)
 
 
 
 
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