一項(xiàng)新的研究引入了一種新的電池充電技術(shù)，它使用光來充電電池。這款新開發(fā)的電源設(shè)計(jì)用于陽光照射和室內(nèi)照明，使用戶可以隨時(shí)隨地使用便攜式電子設(shè)備。此外，即使在沒有光的情況下，新設(shè)備也可以為電力設(shè)備供電。

近日，隸屬于UNIST的研究人員團(tuán)隊(duì)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(shè)計(jì)用于陽光照射和室內(nèi)照明，使用戶可以隨時(shí)隨地使用便攜式電子設(shè)備。此外，即使在沒有光的情況下，新設(shè)備也可以為電力設(shè)備供電。

在這項(xiàng)工作中，UNIST的能源與化學(xué)工程學(xué)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(shù)，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(shè)備提供了解決電池能量密度問題和太陽能電池儲(chǔ)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(duì)較高的功率和能量密度，這表明其可用作電動(dòng)汽車和便攜式電子產(chǎn)品中用于太陽能驅(qū)動(dòng)的無限能量轉(zhuǎn)換/存儲(chǔ)系統(tǒng)。

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，這種單組件PV-LIB器件表現(xiàn)出優(yōu)異的光電化學(xué)性能和設(shè)計(jì)緊湊性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)光伏或單獨(dú)使用的LIB。它還顯示了光電充電的前所未有的改進(jìn)(在不到2分鐘內(nèi)快速充電，光電轉(zhuǎn)換/存儲(chǔ)效率為7.61%)。

在研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過串聯(lián)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(shí)現(xiàn)兩種不同能量系統(tǒng)的無縫結(jié)構(gòu)/電連接，Al金屬層同時(shí)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(duì)電池進(jìn)行充電。

Seo教授及其團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)后電極型太陽能電池，成功實(shí)施了無損c-Si光伏組件。使用單結(jié)太陽能電池制造太陽能電池模塊可能會(huì)導(dǎo)致能量損失，這可以通過后電極型設(shè)計(jì)來防止。他們還簡化了制造工藝，使用形成在單個(gè)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(tuán)隊(duì)將設(shè)備連接到各種便攜式電子產(chǎn)品，以探索其實(shí)際應(yīng)用。他們通過將SiPV-LIB設(shè)備插入預(yù)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(shè)備與LED燈連接。SiPV-LIB器件還與智能手機(jī)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(yīng)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(qiáng)度下也可以看出體面的可再充電電能存儲(chǔ)行為，這對(duì)應(yīng)于昏暗的客廳的強(qiáng)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(dòng)電源的巨大潛力，將在未來的無處不在的電子時(shí)代發(fā)揮關(guān)鍵作用。

研究結(jié)果將在世界知名的能源與環(huán)境科學(xué)(EES)雜志2017年4月號(hào)的封面上展示。這項(xiàng)工作得到了科學(xué)，ICT與未來規(guī)劃部(MSIP)資助的韓國國家研究基金會(huì)(NRF)的基礎(chǔ)研究計(jì)劃和穿戴平臺(tái)材料技術(shù)中心的支持。也得到了韓國能源研究所(KIER)發(fā)展計(jì)劃的支持。