研究人员开发了一种可扩展的制造技术，以生产超薄、轻质的太阳能电池，这种电池可以无缝地添加到任何表面。
据悉，麻省理工学院的研究人员开发了一种可扩展的制造技术，以生产可以粘贴在任何表面上的超薄、轻质太阳能电池（上图）。
这种耐用、柔韧的太阳能电池比人的头发还要薄得多，它们被粘在坚固、轻质的织物上，可以很容易安装在固定的表面上。
它们可以作为可穿戴的电源结构在移动中提供能源，或者可以运输并快速部署到偏远地区，以便在紧急情况下提供帮助。
它们的重量是传统太阳能电池板的百分之一，但每公斤产生的电力却是传统太阳能电池板的18倍。
它们由半导体墨水制成，使用印刷工艺，未来可以实现大规模生产。
因为它们很薄很轻，这些太阳能电池可以叠层在许多不同的表面上。
例如，它们可以集成到船帆上，在海上提供动力；粘附在帐篷和防水布上，用于灾难恢复行动；或者应用到无人机的机翼上，以扩大飞行范围。
这种轻质太阳能技术可以轻松集成到建筑环境中，只需最少的安装需求。
Fariborz Maseeh 新兴技术主席、麻省理工学院有机与纳米结构电子实验室（ONE实验室）主任乌拉底米尔·布洛维奇（Vladimir buloviic）说：“用于评估一种新的太阳能电池技术的指标，通常仅限于它们的能量转换效率和每瓦的成本。
但同样重要的是可集成性，即新技术的适应性。
轻质太阳能织物具有高可集成性，为当前的工作提供了动力。
鉴于目前迫切需要部署新的无碳能源，我们努力加速太阳能的采用。
”同时，他也是一篇描述这项工作的新论文的高级作者。
瘦身的太阳能传统的硅太阳能电池很脆弱，所以它们必须用玻璃包装，用厚重的铝框架加固，这限制了它们的部署地点和方式。
六年前，ONE实验室团队使用一种新兴的薄膜材料生产出了太阳能电池，这种材料非常轻，甚至可以放在肥皂泡上。
但这些超薄太阳能电池是用复杂的真空工艺制造的，这种工艺成本昂贵，而且难以扩大规模。
而在这项新研究中，他们开始开发完全可打印的薄膜太阳能电池，使用基于墨水的材料和可扩展的制造技术。
为了生产太阳能电池，他们使用了一种可打印电子墨水形式的纳米材料。
在麻省理工学院的纳米洁净室中，他们使用狭缝式涂布机涂覆太阳能电池结构，这种涂布机将电子材料层沉积在只有3微米厚的准备好的可释放基板上。
通过丝网印刷（一种类似于将图案添加到丝印T恤上的技术），电极被沉积在结构上以完成太阳能模块。
然后，研究人员可以将大约15微米厚的打印模块从塑料基板上剥离，形成一个超轻太阳能设备。
但是，这种薄而独立的太阳能模块处理起来很有挑战性，而且很容易撕裂，这将使它们难以部署。
为了解决这一挑战，麻省理工学院的团队寻找了一种轻质、柔性和高强度的基底，可以将太阳能电池附着在其上。
他们认为织物是最佳的解决方案，因为它们提供了机械弹性和灵活性，而且几乎没有增加重量。
最后，他们找到了一种理想的材料 —— 一种复合织物，每平方米重仅13克，商业上称为“大力马（Dyneema）”。
这种面料是由非常坚固的超高分子量聚乙烯纤维制成的，它们被用作绳索，甚至将沉没的科斯塔·康科迪亚号游轮从地中海底部打捞上来。
通过添加一层只有几微米厚的紫外光固化胶水，他们将太阳能模块粘附在这种织物上。
这形成了一个超轻和机械坚固的太阳能结构。
麻省理工学院电气工程和计算机科学研究生马尤兰·萨拉瓦娜帕南坦（Mayuran Saravanapanantham）表示：“虽然将太阳能电池直接打印在织物上可能看起来更简单，但这将限制可能的织物或其他接收表面的选择，使其与制造设备所需的所有加工步骤在化学和热方面兼容。
我们的方法将太阳能电池制造与其最终集成分离。
”比传统的太阳能电池更耀眼当他们测试该设备时，麻省理工学院的研究人员发现，当它独立时，每公斤可以产生730瓦的电力，如果部署在高强度的 Dyneema 织物上，每公斤大约可以产生370瓦的电力，这是传统太阳能电池每公斤电力的18倍左右。
上图：薄膜太阳能电池的重量比传统太阳能电池轻约100倍，而每千克发电量约为传统太阳能电池的18倍。
在美国马萨诸塞州，一个典型的屋顶太阳能装置大约是8000瓦。
为了产生同样数量的电力，这种新型的织物太阳能设备只会给房子的屋顶增加大约20公斤（44磅）负载。
他们还测试了设备的耐用性，研究团队发现，即使在卷曲和展开太阳能电池板织物500多次后，电池仍保持着初始发电能力的90%以上。
虽然，他们的太阳能电池比传统电池要轻得多，也更灵活，但它们需要被另一种材料包裹起来，以保护它们免受环境的影响。
用于制造电池的碳基有机材料可能会通过与空气中的水分和氧气相互作用而发生改变，这可能会降低电池的性能。
研究团队表示：“如果像传统硅太阳能电池的标准一样，将这些太阳能电池包裹在厚重的玻璃中，将最大限度地降低目前技术进步的价值。
因此，该团队目前正在开发超薄包装解决方案，这只会略微增加目前超轻设备的重量。
”研究团队补充道：“我们正在努力尽可能多地去除非太阳活性物质，同时仍然保留这些超轻和柔性太阳能结构的形状和性能。
例如，通过印刷可释放的基板，可以进一步简化制造工艺，相当于我们在设备中制造其他层的工艺。
这将加快这项技术推向市场的速度。
”这项研究的部分资金由埃尼公司通过麻省理工学院能源倡议、美国国家科学基金会和加拿大自然科学与工程研究委员会提供。
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