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輕如頭髮,薄如泡沫!MIT 超輕薄光伏電池問世

2016 年 03 月 02 日

談到太陽能,你是否最先想到一整排架在空地、屋頂或湖面上的光伏電池(photovoltaic cell)?現在科學家發明了超輕薄,又富有彈性的太陽能光伏電池,MIT 研究團隊之一的 Vladimir Bulović 教授表示:「這種新電池輕到你根本不會注意到它的存在。」另一位研究員 Joel Jean 補充:「如果吹氣太用力,還會把電池吹跑。」

雖然這種技術還沒進入量產階段,但未來有機會與日常衣物、氫氣球或建築物外牆做結合,應用範圍很大。

MIT 教授 Vladimir Bulović 和研究科學家 Anna Osherov 及博士生Joel Jean 展示史上最薄最輕的太陽能板。圖片來源:MIT
MIT 教授 Vladimir Bulović 和研究科學家 Anna Osherov 及博士生Joel Jean 展示號稱目前最輕薄的光伏電池技術。圖片來源:MIT

傳統的太陽能電池的結構,從上而下可簡單分為保護塗層、光伏電池和底層基座,製作過程就像做漢堡一樣,先把核心的漢堡肉裹粉、煎好、塗醬(光伏電池本體)、然後再上下包夾蔬菜與麵包。

而超薄光伏電池的獨特之處,在於把這一連串的製造過程合併,能同時生產電池組件和用來隔離灰塵及其他汙染物的基座。

太陽能電池的基本結構從上到下可分成許多層。圖片來源: Cyferz@wikipedia, by CC 3.0
傳統太陽能電池的基本結構從上到下分成許多層,需要一層層處理或結合。圖片來源: Cyferz@wikipedia, by CC 3.0

多晶矽太陽能電池的電池製造過程來說,首先要透過極高溫,消耗大量電能的電弧爐,把原料「石英砂」去除雜質,還原成冶金級的矽(MGS)。製造商為了提高矽的純度,還需要再添加氫氯酸(hydrochloric acid)和氫氣,但也會因此誕生非常毒的「四氯化矽」,而打磨和清洗晶圓用的氫氟酸(hydrofluoric acid),則有強烈腐蝕性。如果沒有處理好,都可能對環境造成嚴重的傷害。

相較之下,MIT 團隊的新太陽能電池直接在室溫的真空房間進行,不需使用其他的化學溶劑或刺激性化學物質。電池和基座都是以氣相沉積技術(Vapour deposition)製造,也就是運用熱、壓力與化學反應在特殊材料上創造一層塗膜。

製造出來的電池成品僅約 2 微米厚,比目前玻璃太陽能電池再薄上千倍,也只有人類頭髮厚度的五十分之一,不過發電成效卻是一樣的。

MIT 展示的太陽能電池以名為聚對二甲苯(parylene)的彈性聚合物製作基座和保護層,而電池主要吸光層則使用一種叫做鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)的有機材料。不過研究團隊強調,只要有這種嶄新的生產技術,基座層材質的選擇將變得非常多樣化。

 

全文閱讀:

Scientists have invented a solar cell as light as a soap bubble

首圖來源:MIT。攝影: Joel Jean 和 Anna Osherov

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Valerie

PanX 編輯,興趣多多,書籍雜食者。

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