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联系我们比头发还薄的太阳能
发电能力增强18倍
长期以来，太阳能电池技术一直被视为我们向更清洁能源过渡的关键支柱，但传统的硅太阳能电池很脆弱，所以它们必须用玻璃包装，用厚重的铝框架加固，这限制了它们的安装地点和安装方式，因此这一领域仍还有许多进步的空间。
有鉴于此，薄而柔韧的太阳能电池在该领域具有独特的前景，因为它们可以应用于各种不规则、弯曲或凹凸不平的表面。近期，麻省理工学院的科学家们就研发了一种比人类头发还薄的新型轻质太阳能电池，继续推动着这一领域的发展。六年前，该团队使用一种新兴的薄膜材料生产出了太阳能电池，这种材料非常轻，甚至可以放在肥皂泡上。但这些超薄太阳能电池是用复杂的真空工艺制造的，这种工艺成本昂贵，而且难以扩大规模。
在这项新研究中，为了扩大该技术的应用，MIT的科学家们现在已经转向基于墨水的可打印材料，以简化生产过程。最终，成品是一种极具柔性、而且超轻的太阳能电池，重量只有传统太阳能电池板的百分之一，但每公斤发电能力是传统太阳能电池板的18倍。在测试中，研究小组发现，当太阳能电池附着在织物上时，每公斤可以产生370瓦的功率，而单独放置时，可以产生730瓦的功率。
该团队的测试还表明，这种织物太阳能电池板可以卷起和展开500多次，同时保持90%的发电能力，这预示着它的耐用性也很强。团队正在努力解决的问题之一是环境退化的问题，即需要某种形式的超薄包装来保护太阳能电池不受外界因素的影响。如果这些问题能够得到解决，这种极其轻薄的太阳能电池可以使它们找到各种用途。将它们应用于船帆、灾后重建中的帐篷外侧或无人机的机翼是其中的一些例子，但理论上它们几乎可以部署在任何地方用于发电。
应用范围广泛
屋顶飞机可以用
如果有一天这项技术得到广泛应用，其影响可能是相当大的：有成千上万的仓库散布在美国各地，它们的大屋顶是太阳能装置安装的主要场所，但它们无法承受当今硅太阳能电池板的重量。这种超薄太阳能板也可以安装到船帆、无人机机翼和帐篷上。它们在偏远地区和救灾行动中尤其有用。
生产的薄膜太阳能电池确实要轻一些，而且制造简单，造价低，但它们仍然被安装在玻璃板上，所以最终的模块变得和传统模块一样重。降低太阳能电池的重量将使制造商能够制造更大的太阳能电池板，并大大降低安装成本。到目前为止，尝试在柔性塑料薄膜上制造超薄太阳能电池的几个项目都只产出了一些实验品，这些实验品要么过于脆弱，要么在实际使用中达不到最佳效果。
最终研究人员选择了有机半导体作为有源光-电转换层，银纳米线和导电聚合物作为透明电极。你也可以使用钙钛矿进行光转换，Bulović说道。这些材料可以提供更高的效率，但它们在水分和氧气中会降解。
超薄太阳能
提高卫星性能
大多数太空卫星是由光伏电池供电的，光伏电池将阳光转化为电能。暴露在轨道上的某些类型的辐射会损坏这些设备，降低它们的性能，并限制它们的寿命。英国剑桥大学科学家提出了一种耐辐射光伏电池设计，其特点是具有超薄的光吸收材料层，更薄的电池可减少对轨道上光伏电池的辐射损伤，从而有望提高卫星性能。
当太阳能电池吸收光时，它们将其能量转移到材料中带负电荷的电子上。这些电荷载流子被释放并产生穿过光伏的电流。太空中的辐射会使太阳能电池材料中的原子移位，缩短载流子的寿命，从而造成损害并降低效率。让光伏变得更薄将延长它们的寿命，因为电荷载流子在寿命期限内传输的路径更短。
耐辐射电池的应用之一是研究行星和卫星。例如，木星的卫星木卫二拥有太阳系中最恶劣的辐射环境之一，将太阳能航天器降落在木卫二上将需要耐辐射设备。研究人员使用半导体砷化镓建造了两种类型的光伏设备。一种是芯片上的设计，通过将几种物质分层堆叠而成；另一种设计涉及一个银色的后视镜，以增强光的吸收。
为了模拟太空中辐射的影响，研究人员用英国道尔顿·坎布里亚核设施产生的质子轰击了这些设备。研究人员称，超薄太阳能电池在一定阈值以上的质子辐射性能优于之前研究过的更厚的设备。超薄的几何结构提供了比之前观察到的两个数量级更好的性能。而且，这些超薄电池性能的提高是因为电荷载体的寿命足够长，可在设备的端子之间传输。如果提供相同数额的电力，运行20年后，较厚的电池将比超薄电池所需的盖玻片多3.5倍。因此，超薄电池节省的资源将转化为更轻的负载和更少的发射成本。
超薄涂层
太阳能板可以“自我清洁”
太阳能是全球最大的可再生能源，而且发展迅速。然而，由于太阳能电池板通常部署的数量非常之多，雇人去一块块擦拭是不现实的。因此，让它们“自我清洁”是最理想的模式。现在，德国夫琅禾费太阳能系统研究所的研究人员已经在这一概念上取得了巨大的进展。如果太阳能电池板上有污垢，它们就无法有效工作，但定期清洁它们可能会成为一个耗时的过程。最近，德国工程师开发出了一种超薄涂层，可以使太阳能电池板实现自我清洁。
具体而言，该团队创造了一种涂层，可以根据一天中的时间改变其对水的反应，使其能够相当快地去除积聚的灰尘和污垢。其关键成分是氧化钛，在正常状态下，氧化钛会排斥水，形成水滴。然而，当氧化钛暴露在紫外光下时，它的状态会发生变化，变得高度吸水，并会在表面形成一层薄薄的“水薄膜”。
这实际上形成了一种自洁涂层。白天积聚的灰尘或污垢不能粘附在表面上，因为薄薄的一层水能阻挡它，然后在晚上，“水薄膜”变成水滴落下，并带走污垢。而且，当氧化钛被紫外光激活时，它会破坏有机分子，还可以有效地消毒表面。
值得一提的是，该团队的新涂层可以批量生产，并直接应用于现有的太阳能电池、窗户和其他表面。在测试中，该团队使用一个试验工厂生产了宽30厘米，长20米，厚度只有100微米的薄玻璃卷，氧化钛涂层厚度仅为150纳米。当然，目前还有一些障碍需要克服。研究小组表示，这种薄玻璃仍然非常脆弱，因此，未来的工作将专注于改进这一点，研究使用聚合物薄膜的可能性。
不管什么薄膜
镀膜工艺都很重要
在太阳能电池的生产中，镀膜、刻蚀、封装是三大核心工艺环节：
镀膜：钙钛矿的制备工艺与其他薄膜电池类似，需要通过溶液涂布法、溶液喷涂法、气相沉积法等方式，制备高纯度、缺陷少、高覆盖率、致密的钙钛矿层薄膜与传输薄膜，以改善不同层结构之间的电学接触，减少传输过程中的损耗，实现高的电池转换效率。
刻蚀：通过多道激光刻蚀，可以构建钙钛矿电池中的电路结构，把多个钙钛矿电池串联成组件。
封装：目前的封装技术采用了类似晶硅的技术，主要是替换掉原本晶硅用的EVA胶膜，因为EVA是聚醋酸乙烯酯，它的聚合不可能100%完成，里面一定会存在醋酸的残基，而醋酸会跟胺类反应成氨基酸，所以从原理上EVA不可用在钙钛矿，钙钛矿主要用POE材料。
无论是哪种太阳能，都离不开表面镀膜：目前所有的技术方法，都不能很好的解决镀膜膜层均匀性的问题。喷涂法镀膜过程中，喷中心镀膜液富集多，造成花斑；表面刻蚀法因压花玻璃表面成分难以均一，导致刻蚀反应的速度不一致造成膜厚不均匀；即使均匀性辊涂法，受制于玻璃厚薄差、辊道传输抖动等多种因素的制约，也难以达到高精度的一致性。在镀膜均匀性无法进一步提高的情况下，其结果一方面造成组件的色差影响外观，另一方面由于镀膜玻璃各区域透光率不一致造成热斑效应，影响组件的耐久性。
针对这一问题，在制备太阳能电池时，一般是需要使用真空镀膜手套箱的：由真空镀膜系统和真空手套箱系统集成而成，可在高真空蒸镀腔室中完成薄膜蒸镀，并在手套箱高纯惰性气体氛围下进行样品的存放、制备以及蒸镀后样品的检测。在手套箱氮气环境里里旋涂钙钛矿前驱液，避免接触水和空气，可以直接通过连接藏舱将制备好的钙钛矿电池传到蒸发舱里，蒸发电极，全程实验都可以做到无水无氧的环境下操作。
方腔室自动门热蒸发镀膜机嵌入手套箱内，配套膜厚仪，分子泵，机械泵，4个蒸发源，合理的蒸发源布局，保证每个蒸发源到基片的距离完全一样，提高了成膜质量和均匀性；整套系统由真空镀膜系统和手套箱系统集成而成，可在高真空蒸镀腔室中完成薄膜蒸镀，并在手套箱高纯惰性气体氛围下进行样品的存放、制备以及蒸镀后样品的检测。主要用于太阳能电池钙钛矿、OLED和PLED、半导体制备等实验研究与应用。
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