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超薄柔性砷化鎵太陽(yáng)能微電池的制作流程

韓國(guó)研究者嘗試把無(wú)機(jī)復(fù)合半導(dǎo)體微電池設(shè)備和可彎曲或可延展的基板結(jié)合起來(lái)，通過(guò)減少電池的厚度來(lái)提高其柔韌性，為利用這些微電池設(shè)備作為衣服、皮膚等可穿戴電子設(shè)備的便攜式電源提供了可能性。

在以往的生產(chǎn)中，由于電子元件需要被粘在基板上，黏合劑就會(huì)額外增加電池的厚度，此次研究新采用了“冷壓焊”的方法，將材料頂層的光刻膠在170攝氏度下融化，然后將其焊接到基板電極上。光刻膠在冷卻后就會(huì)被剝離，因此這一過(guò)程中黏合劑并不會(huì)造成電池厚度的增加。

減少微電子設(shè)備的電池厚度，有利于適應(yīng)日常使用中電子設(shè)備各種被極端彎曲的場(chǎng)合。一般來(lái)說(shuō)，微電子設(shè)備越薄，其彎曲時(shí)受到的壓力也就越小，越容易彎曲。同時(shí)，可佩帶在身上的彈性電子設(shè)備通常都要求有持續(xù)的電源供給，此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析恰巧表明，超薄太陽(yáng)能微電池在極端彎曲的情況下供電更持久。無(wú)論是在生產(chǎn)成本還是持續(xù)供電方面，都具有極大的優(yōu)勢(shì)。

研究中制作太陽(yáng)能微電池的材料是半導(dǎo)體砷化鎵，主要利用轉(zhuǎn)印transfer-printing這一技術(shù)，電池的重復(fù)使用是通過(guò)基板底部的電極反射光子回光伏電池來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

此款超薄太陽(yáng)能電池非常靈活并且很薄，可以包裹鉛筆一周。許多可穿戴設(shè)備限于電池體積和重量而無(wú)法被推廣應(yīng)用，而這塊電池的高柔韌性和輕質(zhì)量的特性，將有利于推動(dòng)可穿戴電子設(shè)備的生產(chǎn)，比如為智能眼鏡供電，也可以納入衣服中為可穿戴設(shè)備供電。

除此之外，未來(lái)該材料潛力巨大，有望為太陽(yáng)能電池應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)出許多全新領(lǐng)域。像航天器或高空探測(cè)氣球等對(duì)重量較為敏感的領(lǐng)域，超薄太陽(yáng)能電池的應(yīng)用有重要科研價(jià)值。玻璃、織物、紙張、塑料等材料也可以作為電池的載體而產(chǎn)生更大的使用價(jià)值。

其實(shí)，今年2月底，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員就已研發(fā)出號(hào)稱“世界上最輕最薄”的太陽(yáng)能電池。該款太陽(yáng)能電池厚度為2微米，是這次韓國(guó)團(tuán)隊(duì)研發(fā)產(chǎn)品的兩倍。研究人員稱其輕薄到可以放在肥皂泡中而不讓它破裂。在可穿戴設(shè)備中，由于太陽(yáng)能電池很輕，所穿戴用戶甚至都無(wú)法看見(jiàn)它的存在。但是，MIT的這款太陽(yáng)能電池在當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)化效率還不是很高，而此次韓國(guó)科學(xué)家的研究則進(jìn)一步優(yōu)化了轉(zhuǎn)化效率這一問(wèn)題。

不過(guò)， MIT和韓國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)的全新超薄太陽(yáng)能電池目前仍均處在概念證明階段，投入真正商用還需時(shí)日。