能跟蹤太陽(yáng)的動(dòng)態(tài)剪紙結構，由單體集成在聚酰亞胺片材上的單晶柔性砷化鎵太陽(yáng)能電池單元組成。
太陽(yáng)能設計已經(jīng)從
樹(shù)葉、
窗戶(hù)、
噴漆和
布料中尋找過(guò)靈感?，F在，一項太陽(yáng)能技術(shù)創(chuàng )新意味著(zhù)又有一個(gè)靈感加入這個(gè)行列：日本剪紙藝術(shù)(kirigami)。
周二發(fā)表在《自然通訊》上一項
研究概述了柔性薄膜太陽(yáng)能電池如何像剪紙一樣工作——以及它們可能會(huì )如何比傳統面板更高效、更好地跟蹤太陽(yáng)。隨著(zhù)太陽(yáng)在天空中移動(dòng)而傾斜太陽(yáng)能電池板的跟蹤器已經(jīng)存在，但根據這項研究，由于其重量和高成本，它們往往被無(wú)視，研究指出，這部分成本實(shí)際上是逐年增加，盡管整體太陽(yáng)能成本在
不斷下降。
“結果，占安裝總量約85%的住宅傾斜式屋頂系統完全缺乏常規跟蹤選項，為了進(jìn)一步降低安裝成本，并使新的應用成為可能，需要一種緊湊和輕量級太陽(yáng)跟蹤的新穎方式?！毖芯恐赋龅?。
密歇根大學(xué)的一組研究人員想出了這種新穎的方法。博士生和該研究主要作者Aaron Lamoureux說(shuō)他們組先做了頭腦風(fēng)暴并考量了幾種不同的太陽(yáng)能電池樣式，最后得出了論文中所述的結果。
“它看起來(lái)極其簡(jiǎn)單，因為它就是極其簡(jiǎn)單——只不過(guò)是直線(xiàn)切割而已，我們看過(guò)的其他式樣制造更困難，而且跟蹤性能也沒(méi)它好?！?Lamoureux說(shuō)。
該樣式利用了安裝在塑料載體上的超薄晶體
砷化鎵電池單元(從歷史上看，其高成本一直是成功的障礙)，可以拉伸和彎折以全天候地最佳捕獲陽(yáng)光。跟蹤太陽(yáng)的能力給了這一設計相對傳統屋頂太陽(yáng)能板的優(yōu)勢。
“從給定太陽(yáng)能電池中能獲得的功率與該電池朝向太陽(yáng)的面積直接相關(guān)，有效面積越大，你能獲得的功率就越大，” Lamoreux說(shuō)。如果你正面看著(zhù)一張紙，然后開(kāi)始傾斜它，它會(huì )在你眼中變得越來(lái)越薄，直到你只能看到紙的邊緣?！霸谔?yáng)的視角看來(lái)就是這樣?！?div style="height:15px;">
現有的太陽(yáng)能跟蹤系統使用馬達隨著(zhù)太陽(yáng)在空中移動(dòng)而傾斜太陽(yáng)能電池板，Lamoureux說(shuō)，由于這項研究只是概念證明——這種想法是可以工作的，但要能夠規模運作，還有更多工作要做——他們仍在尋找如何移動(dòng)電池單元的不同選項。如果是使用傳統馬達來(lái)移動(dòng)，則會(huì )比更大的太陽(yáng)能面板的馬達更輕更小，該小組也在考慮無(wú)需傳統機械馬達來(lái)移動(dòng)太陽(yáng)能電池的不同方式的可能性，比如能導致電池傾斜的脈沖。
Lamoureux說(shuō)該概念在能市場(chǎng)化之前，仍有很多工作要做。首先，它必須按比例放大。目前，該項目的尺度只有一個(gè)五毛大小。研究者們還需要確定電池單元在高溫和嚴寒季節如何表現，以及是否有別的材料會(huì )使系統工作得更好。Lamoureux說(shuō)團隊已經(jīng)開(kāi)始考慮這些問(wèn)題，并表示他并不認為這些問(wèn)題會(huì )阻止系統演化，以及推向市場(chǎng)的潛力。
用25美分顯示柔性太陽(yáng)能電池的尺度。CREDIT: AARON LAMOUREUX – UNIVERSITY OF MICHIGAN
“我絕對認為存在需要解決的問(wèn)題……但我在此過(guò)程中并未看到任何硬性障礙，所以我覺(jué)得隨著(zhù)技術(shù)改進(jìn)，和更好地理解這些東西如何工作，所有這些障礙都是可以克服的，”他說(shuō)。
他還表示，盡管他認為傳統太陽(yáng)能板將會(huì )永遠存在下去，但研究人員們將繼續創(chuàng )新，使現有技術(shù)更有效和高效。
“因為容易在平面屋頂上安裝，平面面板是很好的。但不管你的平面面板如何有效，太陽(yáng)移動(dòng)時(shí)你仍然會(huì )損失效率，而這就是跟蹤系統的優(yōu)美之處。當我們試著(zhù)進(jìn)一步降低太陽(yáng)能發(fā)電的成本并增加功率時(shí)，我們將轉向其他的幾何類(lèi)型，以獲得更好的性能和成本?！?
