一項新的研究引入了一種新的電池充電技術，它使用光來充電電池。這款新開發(fā)的電源設計用于陽光照射和室內照明，使用戶可以隨時隨地使用便攜式電子設備。此外，即使在沒有光的情況下，新設備也可以為電力設備供電。
近日，隸屬于UNIST的研究人員團隊開發(fā)了一種基于高效硅太陽能電池和鋰離子電池(LIB)的單組件，可充電便攜式電源。
這款新開發(fā)的電源設計用于陽光照射和室內照明，使用戶可以隨時隨地使用便攜式電子設備。此外，即使在沒有光的情況下，新設備也可以為電力設備供電。
在這項工作中，UNIST的能源與化學工程學院教授Sang-Young Lee教授和Kwanyoung Seo教授介紹了一種新型的單片式便攜式PV電池系統(tǒng)(稱為“SiPV-LIB”)，其基于小型化晶體Si光伏(c-Si PV)和印刷的固態(tài)鋰離子電池(LIB)。該器件采用薄膜印刷技術，其中固態(tài)LIB直接印刷在高效率的c-Si光伏組件上。
李教授說：“這種設備提供了解決電池能量密度問題和太陽能電池儲能問題的解決方案。“更重要的是，電池在陽光直射下具有相對較高的功率和能量密度，這表明其可用作電動汽車和便攜式電子產品中用于太陽能驅動的無限能量轉換/存儲系統(tǒng)。
據研究團隊介紹，這種單組件PV-LIB器件表現出優(yōu)異的光電化學性能和設計緊湊性，遠遠超出傳統(tǒng)光伏或單獨使用的LIB。它還顯示了光電充電的前所未有的改進(在不到2分鐘內快速充電，光電轉換/存儲效率為7.61%)。
在研究中，研究團隊通過串聯打印過程，直接在c-Si光伏組件的鋁(Al)電極上制造了雙極電池配置的固態(tài)LIB。為了實現兩種不同能量系統(tǒng)的無縫結構/電連接，Al金屬層同時用作LIB的集電器以及用于太陽能電池的電極。這樣可以在不損失能量的情況下對電池進行充電。
Seo教授及其團隊通過設計后電極型太陽能電池，成功實施了無損c-Si光伏組件。使用單結太陽能電池制造太陽能電池模塊可能會導致能量損失，這可以通過后電極型設計來防止。他們還簡化了制造工藝，使用形成在單個Si襯底基板上的小型太陽能電池陣列。
在研究中，李教授及其研究團隊將設備連接到各種便攜式電子產品，以探索其實際應用。他們通過將SiPV-LIB設備插入預切信用卡來制造單片集成智能卡。然后，使用商業(yè)Ag筆在信用卡背面繪制電路，將SiPV-LIB設備與LED燈連接。SiPV-LIB器件還與智能手機或MP3播放器電連接，并在陽光照射下探索其作為輔助便攜式電源的潛在應用。
只有2分鐘后，SiPV-LIB器件才能在陽光照射下完全充電。即使在60°C的高溫下，甚至在8mWcm-2的極低的光強度下也可以看出體面的可再充電電能存儲行為，這對應于昏暗的客廳的強度。
李教授說：“這里介紹的SiPV-LIB器件顯示出作為可再充電移動電源的巨大潛力，將在未來的無處不在的電子時代發(fā)揮關鍵作用。
研究結果將在世界知名的能源與環(huán)境科學(EES)雜志2017年4月號的封面上展示。這項工作得到了科學，ICT與未來規(guī)劃部(MSIP)資助的韓國國家研究基金會(NRF)的基礎研究計劃和穿戴平臺材料技術中心的支持。也得到了韓國能源研究所(KIER)發(fā)展計劃的支持。
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