工程师开发钙钛矿太阳能电池能够将室内太阳能转换为电能

一场革命已经开始,其中包括自主无线传感器,低功耗消费电子产品,智能家居,家庭自动化和物联网的开发。所有这些元素都需要高效且易于集成的能量收集装置来获得其动力。在未来几十年中,预计将有数十亿个无线传感器安装在室内环境中。

如果超薄可弯曲基板上的室内光伏(PV)电源能够为电子组件提供足够的能量,同时又保持其体积小巧,方便又经济,则将有可能促进这些技术创新。这种能源供应将消除对电池的需求(更换电池会导致成本和工作量),并提供无缝集成。

在室内放置太阳能电池可能听上去有些荒谬,但需要注意的是室内环境中有大量的光能被浪费掉了。近日一支工程师团队宣称开发出了一种柔性钙钛矿太阳能电池,能够有效的将室内太阳能转换为电能。

研究团队报告说,通过在钙钛矿型氧化铟锡(Rot-to-Oxide)涂层超薄柔性玻璃(FG)基板上制造的柔性钙钛矿光伏电池(PSC),可产生室内发电,该玻璃具有出色的透射率(> 80%),薄层电阻(13 (Ω/平方)和可弯曲性,在20.5mm曲率下超过1600个弯曲过程。他们通过在SnO2致密层上掺入介孔支架来优化超薄柔性玻璃上的钙钛矿型光伏电池,实现了效率的巨大飞跃。

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超薄柔性玻璃上的弯曲钙钛矿光伏电池

在家庭、商店、办公室和其他建筑中,室内照明一般在100到500勒克斯(lux)之间。而户外阳光的亮度通常在11万勒克斯左右,虽然室内照明和户外太阳光有较大的差别,但仍然足够使用。

由罗马杜维嘉大学、Universidad Surcolombiana高等学府以及弗劳恩霍夫研究所组成的科研团队,在玻璃基板上沉积超薄、柔性的过氧化物铟锡氧化物(ITO)。最终的结果是光伏电池可弯曲,强度高,并能在室内亮度下收获光。

在LED照明下的测试中,发现这种电池在200勒克斯下的效率为20.6%,在400勒克斯下的效率为22.6%。该团队表示,这是所有柔性可弯曲的室内光伏技术中效率最高的。

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概念示意图显示了用室内灯照亮的柔性钙钛矿光伏电池,该灯能够为包括自主无线传感器,低功耗消费电子产品,智能家居和物联网在内的各种设备产生大量电能。

新设计的功率密度相对较低,但这在室内电池中是意料之中的。在这种情况下,200勒克斯以下的密度达到每平方厘米16.7微瓦特,而400勒克斯则高达35微瓦特。这意味着这些电池不会运行任何太耗电的东西,但它们可能对小型传感器或物联网设备有用。

研究人员还表示,这种制造方法很容易规模化,因此这些柔性太阳能电池的批量制造应该相对便宜。从而使这种技术成为未来室内电子设备的主要候选电源。

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