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Jonas Sundqvist博士与纺织品基太阳能电池原型(来源:Fraunhofer IKTS)
弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所薄膜技术部门主管 Jonas Sundqvist 博士解释道:“这听上去似乎很容易,但是纺织工业中的机器已经被设计用于处理大卷的织物(宽五六米,长达千米)。并且在涂布工艺中,织物必须承受约200摄氏度的高温。其他因素也扮演了关键角色,织物必须满足防火规范,具有很大的抗拉强度,且可以廉价地生产。”Rebenklau 表示:“因此,协会选择了玻璃纤维织物,它可以满足所有这些规范。”
研究人员也面临如何将组成太阳能电池(底部电极、光伏层和顶部电极)的晶圆级薄层应用到织物上。这些层的厚度介于1微米与10微米之间。通过对比,织物的表面就像山脉。解决方案就是,首先施加一层让织物表面的峰和谷变平。为此,研究人员采用了一种来自纺织工业标准工艺:转移印花,这个方法也用于为织物涂上橡胶。所有其他的工艺都被改变,以便简单地融入纺织工业的标准生产方法。例如,由导电聚酯纤维组成的两个电极以及光伏层,是通过常见的卷对卷工艺施加的。太阳能电池也粘合了一层额外的保护层,从而使其更结实。
用于生产功能化纺织品的化学气相沉积(CVD)涂覆设备。(图片来源:Fraunhofer IKTS)
价值
研究团队已经制造出初始原型。Rebenklau 表示:“这样已经展示了基于纺织品太阳能电池的基本功能。目前,他们的效率在0.1%到0.3%之间。”在一个后续项目中,他和团队都在寻求方法使效率超过5%。达到这个效率时,基于纺织品的太阳能电池将是商业上可行的。硅基太阳能电池的效率要高得多,在10%到20%之间。然而,这种新型太阳能电池不仅是要取代传统的太阳能电池,而仅仅是为特定应用提供一种选择。
在未来几个月中,团队将研究改善基于织物的太阳能电池使用寿命的方法。如果一切按计划进行,首个基于织物的太阳能电池大约在五年内就可以商业化。这将完成 PhotoTex 项目起初的目标,为德国纺织工业注入新动力,并增加其竞争力。
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