近日,一个由世界各国工程师、物理学家和化学家组成的团队取得了一项科研新进展,他们制出了世界首款光导纤维太阳能电池。这些光导纤维的直径比人的头发丝还要细,而且柔软可弯曲,同时也具备太阳能电池的发电能力。美国军方已经对这款奇妙的产品产生了兴趣,准备将其作为军用服装的混织纤维。这样一来,未来的美国大兵很可能就是穿着一身电池上战场了。
可弯曲的光纤太阳能电池从本质上说,这款现代感十足的太阳能电池其实就是玻璃质光纤,科学家们使用高压化学气相沉积技术,将n、i、p型非晶硅植入光纤,给这根光纤赋予了太阳能电池的功能。从功能上说,植入了非晶硅的光纤和普通太阳能电池并无不同,都是通过光生伏打效应产生电能。不同之处在于,人们在制造传统太阳能电池时将非晶硅附在平面玻璃基板之上,制成产品自然与玻璃一样坚硬;而光导纤维太阳能电池在植入硅时突破了平面的限制,也因为材料的不同获得了柔软的特性。
该科研团队带头研究人员,来自宾夕法尼亚州立大学(Penn State University)的约翰·贝丁(John Badding)对外表示,他们已经制成了“数米长的光纤太阳能电池”,并且他们的新技术能够制备“十米以上长度的光纤太阳能电池”。如果光纤太阳能电池的长度能达到这个量级的话,剩下的问题就是将其织入织物之中了。贝丁表示,美国军方对于在军用衣物中使用该材料、给士兵配备可穿戴式电源很感兴趣,但遗憾的是我们还没能看到混织光纤太阳能电池的织物。虽然从图中我们可以确定这种材料的可塑性,不过谁也不能保证它是否能够承受每日穿戴的磨损,能不能够做到高效耐用。
光纤太阳能电池中的三层非晶硅当然光纤太阳能电池的应用空间是广大的,如果我们的帽子或是T恤由这种材料制成,“用衣服给手机充电”就不再是无稽之谈。如今生物仿生移植技术正在兴起,这些生物医学设备也都面临着难以供能的问题,而光纤太阳能电池打造的可穿戴电源就提供了理想的解决方案。
这些光纤太阳能电池还有很多值得我们探讨的迷人功能。正因为它突破了平面的硅附着方式,所以这种太阳能电池没有正反面之分,任何角度的光照都能产生电能,也不会随着光照角度的变化而衰减效率。此外,科研小组的另一位成员皮尔·萨奇奥(Pier Sazio)透露,他们还使用相同的办法成功将光电探测器植入光纤之中,这意味着什么呢?没有人知道。但如果我们大胆想想的话,你会看到一台可穿戴的计算机设备,完全无需外界供能,而且,网速还很快。
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