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新式太阳能电池——昆虫复眼

 


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本文摘要:【简要】将微小的太阳能电池纸盒在一起,可做成类似于昆虫填充眼中的微透镜,需要协助科学家解决问题钙钛矿光伏发展的主要障碍,可为新一代先进设备的光伏发电奠基。

【简要】将微小的太阳能电池纸盒在一起,可做成类似于昆虫填充眼中的微透镜,需要协助科学家解决问题钙钛矿光伏发展的主要障碍,可为新一代先进设备的光伏发电奠基。【图注】在脱落测试后填满钙钛矿的填充太阳能电池中的支架。在一项研究中,斯坦福大学的研究团队使用了昆虫风格的设计来维护薄弱的钙钛矿光伏材料,使其在它受到热量,水分或机械形变的影响时,会过慢好转。

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此项研究的材料科学和工程教授ReinholdDauskardt说道:“钙钛矿是一种有前景的,低成本的材料,它可以将太阳光转换成电能,于是以如同传统的硅太阳能电池。但问题在于,钙钛矿材料极为的不平稳和力学薄弱,它们完全无法在生产过程中生还下来,更加无法在环境中快速增长使用寿命。”大多数的太阳能设备,如屋顶面板,皆用于平面设计。但是这种方法在钙钛矿太阳能电池板上就无法很好地工作。

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研究生NicholasRolston是E&ES研究的牵头负责人,他说道:“钙钛矿是我们实验室所测试过历史上最薄弱的材料。钙钛矿的这种脆性,与盐状晶体结构有关,其具备与食盐相近的力学性能。

”苍蝇的眼睛为了应付耐久性挑战,斯坦福大学的团队将研究思路改向大自然生物。Dauskardt说明道:“我们受到飞行中昆虫触须的灵感,那其中包括数百个细小的眼睛。它具备内置美丽的蜂窝形状,如果你丧失一个部分,其他部分仍不会运营,每个部分都十分薄弱,它们更容易被环绕着的脚手架墙所屏蔽。

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”研究人员利用触须制作了一种填充太阳能电池,它由普遍的钙钛矿微蜂窝蜂窝包含,每个细胞囊封在宽度仅有0.02英寸(500微米)的六边形支架上。“脚手架是由一种普遍用作微电子行业的廉价环氧树脂做成的,”罗斯顿说道,“它对力学形变具备弹性,从而更加容易脱落。”研究期间展开的测试表明,脚手架对钙钛矿将光切换为电能的能力基本无影响。

“我们从平板太阳能电池取得的每个小钙钛矿电池中都能取得完全完全相同的功率切换效率,”Dauskardt说道,“因此,我们构建了大幅度减少抗裂性,却没损失切换效率。”耐久性但是,新的设备能否忍受传统屋顶太阳能电池板的高温低湿度呢?研究人员找到,将钙钛矿细胞曝露于185华氏度(85摄氏度)和85%相对湿度的温度下摆放6周,在这个极端的条件,该细胞仍之后以较高的效率发电。

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Dauskardt及其同事早已递交了新技术的临时专利。为了提升切换效率,他们正在研究将支架上的光集中到每个电池的钙钛矿核心的新方法。“我们对这些结果深感十分激动,”他说道,“这是设计太阳能电池的一种新方法,这些支架电池看上去也很棒,所以现实应用于中可能会带给一些有意思的审美角度。

”E&ES研究的其他联合作者是斯坦福大学博士后学者BrianWatson和AdamPrintz。


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