曲がるソーラーパネルは通常のものと同じくらい優れています

既存の太陽電池は通常、ひび割れを避けるために平らな静的な表面でのみ使用されますが、同じエネルギー生成効率を備えた柔軟な代替品が登場しました。

アレックス・ウィルキンス著

2023 年 5 月 24 日

これらの太陽電池は壊れずに曲げることができます

劉文珠

従来のものと同じくらい効率的で軽量で曲がりやすい太陽電池は、太陽光発電の利用を大幅に拡大する可能性があります。

現在使用されているほとんどの太陽電池は、効率が高く製造が容易なため、結晶シリコンベースですが、応力がかかると亀裂が入るため、平らな静的な表面にしか設置できません。他の材料で作られた既存の曲がる太陽電池は代替手段となりますが、エネルギー効率が大幅に低下します。

今回、上海の中国科学院のWenzhu Liuらは、効率を損なうことなく自身を包み込むことができる柔軟性を備えた、薄くて軽量なシリコンベースのセルを開発した。

研究チームは、まず太陽電池シリコンウェーハを60パーセント以上薄くしてセルを作成した。これにより、紙と同じように曲がりやすくなるが、反射するため効率が低下する。表面を化学処理して微細なピラミッド型の凹凸を作成すると、この効率が回復しますが、曲げると脆くなります。Liu がそれを修正するアイデアを思いつくまでは。

「ある日、食品用のビニール袋を引き裂いたとき、袋の端にある小さな切り込みがきっかけで、機械的ストレスによってシリコンセルが破片になる傾向は、ウェーハの端にある鋭い切り込みによって引き起こされるのではないかと疑問に思いました」と彼は言う。

処理された細胞がパチンと鳴る様子をスローモーションで撮影した後、Liu 氏と彼のチームは、亀裂がピラミッド間の溝にある細胞の端から始まることに気づきました。これらのチャネルを柔らかくしてセルを曲げてみたところ、多数の小さな表面的な亀裂が蓄積したが、セルは壊れず、効率が維持されていることがわかりました。

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セルはドローンで使用できるほど軽い

劉文珠他 (2023)

曲がるセルは既存のシリコンウェーハ技術を使用して簡単に製造でき、硬いセルよりも 95% 軽いため、建物の完全性を損なうことなく壁に使用できます。 Liu 氏と彼のチームは、南極、高度 20 キロメートルで飛行するドローン、強風の気球などの極限環境でセルをテストし、それらが硬質太陽電池と同様に、場合によってはそれよりも優れた機能を発揮することを確認しました。

ケンブリッジ大学のカイル・フローナ氏は、この研究は非常に印象的だと述べた。「これにより、シリコンがまったく別のクラスのアプリケーションに開かれるようになります。そのうちのいくつかは私たちが考えたこともあれば、おそらくまだ考えてもいないものもあります。」

参考雑誌:

自然DOI: 10.1038/s41586-023-05921-z

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