科學(xué)家用3D打印技術(shù)造出可調(diào)色、貼于窗戶和柔性表面的太陽能電池

這種柔性電池在保持35%透光率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了9.2%的能量轉(zhuǎn)換效率。

耶路撒冷希伯來大學(xué)的研究人員近日成功研制出半透明且色彩可調(diào)的太陽能電池。特別之處在于，這些電池可通過3D打印技術(shù)直接制造在窗戶、建筑外墻和柔性表面上。

這些電池板徹底告別了傳統(tǒng)太陽能陣列的笨重工業(yè)感，為設(shè)計(jì)師提供了新選擇：既可制成微透光的窗戶，也能變身色彩鮮艷的建筑裝飾元素。

創(chuàng)新3D打印設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)太陽能電池板始終面臨兩難抉擇：要產(chǎn)生更多電能，就必須阻擋更多光線。

為破解這一難題，化學(xué)研究所兼納米科學(xué)與納米技術(shù)中心的什洛莫·馬格達(dá)西教授和利奧茲·埃特加教授從微觀視角展開研究。

團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)制造出微觀聚合物柱陣列，這些結(jié)構(gòu)相當(dāng)于高精度光學(xué)柵極。制造過程中，研究人員會(huì)精確計(jì)算這些微柱的間距分布。

通過這種方式，他們能在不改變太陽能材料化學(xué)組成的前提下，精確控制光線透過量。
值得一提的是，該方法還具有環(huán)保特性。

整個(gè)打印過程避免了傳統(tǒng)制造工藝中常見的高溫處理與有毒化學(xué)物質(zhì)，因此足夠溫和，可應(yīng)用于柔性材料，為環(huán)保型太陽能塑料和箔片的生產(chǎn)開辟了新路徑。

"我們的目標(biāo)是重新思考太陽能電池實(shí)現(xiàn)透明度的方式，"馬格達(dá)西教授表示，"通過使用無毒、無溶劑的3D打印聚合物結(jié)構(gòu)，我們能以可擴(kuò)展且適合實(shí)際應(yīng)用的方式精確控制光線在設(shè)備中的傳輸。"

能量轉(zhuǎn)換效率突破

建筑師長期回避太陽能玻璃，因其常呈現(xiàn)渾濁質(zhì)感或產(chǎn)生破壞建筑美學(xué)的棕褐色調(diào)。

希伯來大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過調(diào)整透明電極層的厚度解決了這個(gè)問題，該技術(shù)可迫使電池反射特定波長的光線。

這使得太陽能電池板能呈現(xiàn)多種鮮艷色彩（如同高科技彩色玻璃），而其余光譜的光線則繼續(xù)穿透電池產(chǎn)生電能。

"最令人興奮的是，我們能在不犧牲性能的前提下，同時(shí)定制設(shè)備的外觀和柔韌性，"埃特加教授強(qiáng)調(diào)，"這使該技術(shù)特別適用于太陽能窗戶，以及為現(xiàn)有建筑增設(shè)太陽能功能。"

后續(xù)實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果令人鼓舞

這種柔性電池在保持35%透光率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了9.2%的能量轉(zhuǎn)換效率——這正是功能性窗戶所需的理想平衡點(diǎn)。

此外，在持續(xù)運(yùn)行和反復(fù)彎折測試中，電池始終保持著穩(wěn)定的性能表現(xiàn)。這些成果證明了該技術(shù)能夠滿足真實(shí)建筑環(huán)境的嚴(yán)苛要求，是一種可行且耐用的解決方案。

未來，這項(xiàng)技術(shù)將能實(shí)現(xiàn)能量收集層與塑料、箔片等精細(xì)彎曲表面的結(jié)合。這將解鎖全新的能源未來：智能手機(jī)屏幕可利用環(huán)境光涓流充電，汽車天窗可獨(dú)立為空調(diào)系統(tǒng)供電。

目前研究團(tuán)隊(duì)正致力于完善封裝層——這種薄型保護(hù)涂層可使電池在惡劣天氣下持續(xù)工作數(shù)十年。

該研究成果已發(fā)表于《EES Solar》期刊。

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