新型智能太陽鏡：利用太陽能供電！

導讀

最近，德國卡爾斯魯厄理工學院的研究人員開發出一種太陽鏡，其鏡片上具有一種彩色半透明的太陽能電池，這種太陽能電池能為一個微處理器和兩個顯示器供電。這項新技術為未來其他的應用，例如將有機太陽能電池集成到窗戶或者天窗玻璃上，鋪平了道路。

關鍵字

太陽能、材料、電池

背景

不同於傳統的能源，我們對於新能源會抱有一些列的希望：清潔、環境友好、可再生、易於獲取、低成本等等。然而，太陽能恰恰是這樣的一種能源。

（圖片來源於：維基百科）

說起利用太陽能，太陽能電池扮演了非常關鍵的角色，它可以把太陽能直接轉化為電能。傳統的太陽能電池（光伏電池）大多數是以硅為基底，然而硅是一種無機材料。正如筆者前幾天在《新型有機太陽能電池：裝有石墨烯電極，柔性且透明！》一文中所介紹的，無機太陽能電池是笨重、剛性、易碎、不透明的，所以它們不便於運輸、製造和安裝。

然而，新興的有機太陽能電池卻是輕量、柔性、透明和耐用的，它們可以被製造成任何形狀和顏色。未來，這種有機太陽能電池將會在我們周圍無處不在，例如應用於窗戶、牆壁、汽車、電子設備等等，有一些領域甚至是傳統的硅太陽能電池所無法企及的。

創新

最近，德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的研究人員開發出一種太陽鏡，其鏡片上具有一種彩色半透明的太陽能電池，這種太陽能電池能為一個微處理器和兩個顯示器供電。這項新技術為未來其他的應用，例如將有機太陽能電池集成到窗戶或者天窗玻璃上，鋪平了道路。

（圖片來源於：KIT）

KIT的研究人員將關於太陽能太陽鏡的研究論文發表於《能源技術》雜誌，標題為：《太陽能眼鏡：關於半透明的有機太陽能電池應用於自供電、智能穿戴設備領域的個案研究》"Solar Glasses: A Case Study on Semitransparent Organic Solar Cells for Self-Powered, Smart Wearable Devices"。

他們的研究受到了BMBF（德國聯邦教育和研究部）資助，屬於 POPUP 項目的一部分。該項目旨在開發適用於有競爭力的量產工藝和有機太陽能光伏領域的應用的新型材料和器件結構。

技術

這種「智能」的太陽能眼鏡設計，成為了KIT科學家們和研究團隊的研究個案。它通過自供電的方式，測量和顯示太陽光照強度和環境溫度。這種太陽能電池鏡片完全適合商業應用，它的厚度約1.6毫米，重量約6克，類似於傳統太陽鏡鏡片。它還集成了一個微處理器和兩個小型顯示器，能將光照強度和環境溫度顯示為柱狀圖。

這種太陽鏡也可以工作於室內環境（照度低至 500 Lux），這通常是一間辦公室或者生活區的照度。在這些條件下，每個「智能」鏡片仍然會產生200毫瓦的電力，足以維持諸如助聽器或者計步器等設備的工作。

價值

KIT的光技術研究所（LTI）的有機光伏小組的領頭人 Alexander Colsmann 博士稱：

「我們將太陽能帶到其他太陽能技術曾經應用失敗的場景中。」

KIT 能源系統材料研究中心的博士生 Dominik Landerer 對於開發這種太陽能眼鏡作出了很大的貢獻，他強調：

「我們開發的太陽能眼鏡是有機太陽能電池一個很好應用示例，這些領域是傳統的太陽能光電板無法企及的。」

在工程師們的眼中，這些太陽能電池基於碳氫化合物，由於其具有很好的機械柔韌度，所以是一個非常振奮人心的設備，可以根據特定應用的需要，改變它們的顏色、透明度、形狀和尺寸。

據Colsmann 稱，另外一個應用領域就是將太陽能電池集成到建築物中：因為高層建築的玻璃表面經常被蔭蔽，所以使用有機太陽能電池模塊將吸收的光線轉化為電力是一個顯而易見的選擇。

（圖片來源於：勞倫斯伯克利國家實驗室）

在能源系統材料研究中心，工程師們致力於研究有機太陽能電池和半導體元件的基本原理。對於他們來說，未來的願景就是使用卷對卷技術，在大型表面塗上太陽能電池。

參考資料

【1】https://www.kit.edu/kit/english/pi_2017_093_solar-glasses-generate-solar-power.php

【2】Dominik Landerer, Daniel Bahro, Holger R?hm, Manuel Koppitz, Adrian Mertens, Felix Manger, Fabian Denk, Michael Heidinger, Thomas Windmann, and Alexander Colsmann: Solar Glasses: A Case Study on Semitransparent Organic Solar Cells for Self-Powered, Smart Wearable Devices. Energy Technology 2017. DOI: 10.1002/ente.201700226, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ente.201700226/abstract

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！