麻省理工学院为薄型和轻型太阳能电池设计提出了新的方向

麻省理工学院（MIT）的研究人员正在努力创造世界上最薄，最轻的太阳能电池设计，并希望推动太阳能电池研究的另一个新的发展方向。

根据研究人员的说法，尽管当前的太阳能电池设计大多以最低的成本追求高转换效率，但它们常常忽略了对薄型和轻型尺寸的要求。

然而，对于移动电子设备，轻薄一直是最重要的设计目标，并且太阳能电池设计一直强调高转换效率。

现在，根据麻省理工学院的说法，轻型和薄型太阳能电池的设计已在航空，航天和其他应用以及运输成本高的偏远地区越来越流行。

将来，随着材料的日益稀缺，超轻薄太阳能电池的使用可以保护自然资源，甚至降低安装成本。

麻省理工学院教授杰弗里·格罗斯曼（Jeffrey Grossman）：“至于如何成为最薄的太阳能电池？我们的预测是仅使用两层材料的电池设计。

博士后研究员Marco Bernardi和罗马大学的客座研究员Maurizia Palummo合作进行了这项研究。

Grossman进一步解释说：“确实有许多应用必须考虑重量。

因此，尽可能多地使用最薄的活性层材料和最小化的包装，从而使基材更薄，更耐用，这最终将改变整个安装方法。

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此外，这极大地帮助解决了一个核心问题：我们可以从特定材料的每个原子或键中节省多少能量？ “ MIT研究人员使用计算机来模拟各种不同的材料，以便找到最薄和最轻的太阳能电池组合。

（资料来源：麻省理工学院）麻省理工学院估计其超薄太阳能电池膜（基本上是厚度约为1纳米的2D薄层）比传统太阳能电池的能效高出1000倍以上。

但是它的缺点是效率低并且要产生相同量的能量需要比现有太阳能电池多10倍的面积，因为超薄太阳能电池的效率约为2％，而传统太阳能电池（PC）可以达到20％的效率。

但是，研究人员已计划使用堆叠的超薄2D太阳能电池的分层结构来提高其效率。

Grossman说：“我们预测两层堆叠的效率可能达到1-2％，但是当然也可以堆叠成两层以上，这样可以提高效率。

由2D材料制成的单元的效率也应该能够达到大约10-20％的效率，就像目前的“传统”和“ PV”一样。

研究人员仍在模拟用于原型制作的超薄太阳能电池材料。

通过精确的模拟过程，各种拓扑结构的层压板都使用了原子石墨烯膜，二硫化钼和二硒化物。

这些设计的优点是它们不仅比传统的太阳能电池更薄，更轻，而且不受氧化，紫外线和环境湿气的影响-这三者通常是传统太阳能电池的杀手＆。

长期稳定。

此外，与传统的光伏安装相比，新的超薄设计不需要玻璃盖或冷却安装，可以节省一半以上的成本。

Bernardi说：“超薄太阳能电池有望降低安装成本。

目前，基于硅晶体的太阳能电池模块已经非常沉重，并且带有防护玻璃甚至更重。

当前，太阳能电池阵列占整个安装成本的60％，主要是由于重量。

因此，为了实现更轻的太阳能电池，我们希望找到一种超轻薄的机械柔性材料，该材料可以与塑料一起包装以代替玻璃材料，从而为太阳能电池安装树立新的方向。

与传统的太阳能电池相比，超薄太阳能电池的材料成本有望大大降低。

但是研究人员尚未能够在实验室中构建此原型，因此无法批量生产材料。

接下来，研究人员计划开始在实验室中测量各种材料配方和堆叠结构的效率和长期稳定性。

作者R. Colin Johnson＆nbsp;编译器：Susan Hong