如果把那些無法承受傳統太陽能電池板重量的屋頂都鋪上這種薄膜，其前景將是非常可觀的。
麻省理工學院的研究人員已經開發出一種可擴展的製造技術，可以生產超薄、輕質的太陽能電池，這種電池可以鋪設在任何表面上。
MIT 的研究人員製造出了比人類頭髮還薄的太陽能電池板，該電池板每公斤提供的能量是目前玻璃和矽基太陽能電池板的 18 倍。這些太陽能電池板的重量只有傳統光電電池的百分之一。
如果有一天這項技術廣得到廣泛應用，其影響可能是相當大的。MIT 電氣工程和電腦科學教授 Vladimir Bulović說，有成千上萬的倉庫散佈在美國各地，它們的大屋頂是太陽能裝置安裝的主要場所，但它們無法承受當今矽太陽能電池板的重量。「如果有重量更輕的太陽能電池板，這些屋頂很快就能通電。」
現在確實有了，Bulović說。他設想有一天能夠買到一大片太陽能電池地毯，「並簡單地將其展開在屋頂上。」
這種超薄太陽能板也可以安裝到船帆、無人機機翼和帳篷上。它們在偏遠地區和救災行動中尤其有用。
Bulović說，矽太陽能電池板的重量限制了太陽能的普及速度。First Solar 等公司生產的薄膜太陽能電池確實要輕一些，而且製造簡單，造價低，但它們仍然被安裝在玻璃板上，所以最終的模組變得和傳統模組一樣重。
Bulović說，降低太陽能電池的重量將使製造商能夠製造更大的太陽能電池板，並大大降低安裝成本。到目前為止，嘗試在柔性塑膠薄膜上製造超薄太陽能電池的幾個項目都只產出了一些實驗品，這些實驗品要麼過於脆弱，要麼在實際使用中達不到最佳效果。
MIT 的研究小組在一張塑膠片上塗了一層幾微米厚的聚對二甲苯。聚對二甲苯是電絕緣的，可以防止潮溼和化學腐蝕。在此基礎上，研究人員用各種材料製成的可列印墨水沉積了不同的太陽能電池層。整個太陽能電池結構有 2 到 3 微米厚。研究人員選擇了有機半導體作為有源光 – 電轉換層，銀奈米線和導電聚合物作為透明電極。你也可以使用鈣鈦礦進行光轉換，Bulović說道。這些材料可以提供更高的效率，但它們在水分和氧氣中會降解。
這種薄膜太陽能電池的重量是傳統太陽能電池的百分之一，而每公斤產生的電量是傳統太陽能電池的 18 倍。
接下來，該團隊在完工的太陽能電池邊緣塗上了幾微米的膠水，並將它們粘在一種堅固、輕便、商用的高性能織物上。然後他們將織物扯下來，連同非常薄的聚對二甲苯襯底和上面的太陽能電池板一起剝掉，這樣太陽能元件就轉移到織物上了。
這種織物模組的功率密度為 370 瓦 / 千克，每平方米重 0.1 千克。相比之下，住宅商用矽太陽能電池板的功率密度為 20 瓦 / 千克，每平方米重 10.7 千克，而玻璃基板上的碲化鎘薄膜太陽能模組的功率密度為 13 瓦 / 千克，每平方米重 14 千克。
雖然 Bulović團隊製造的新薄膜電池僅有 10 x 10 釐米大，但他說：「我們所展示的一切都可以被放大；沒有什麼能阻止這個過程的延展性。」
在實驗室之外，這種薄如紙的太陽能電池還需要保持穩定，才能真正投入使用。研究人員計劃進行更廣泛的測試，並製造輕質的封裝層，用來承受這些元素，保持太陽能電池的安全和耐用性。Bulović說：「這些電池在沒有包裝的情況下可以使用一到兩年。」「有了包裝，這個時間還可以延長到 5 到 10 年。完全夠用了。」
Bulović名下已有三家創業公司，包括量子點電子公司 QD Vision（該公司已被三星收購），以及生產透明太陽能電池的公司 Ubiquitous Energy。他現在計劃讓一家新成立的初創公司 Active Surfaces 來進一步開發和商業化這種新型超薄太陽能電池。
研究人員在本月發表在 Small Methods 雜誌上的一篇論文中介紹了他們的新設備。
論文連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202200940
原文連結：https://spectrum.ieee.org/thin-film-solar-panels
