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超薄柔性砷化鎵太陽能微電池的制作流程

韓國研究者嘗試把無機復(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，通過減少電池的厚度來提高其柔韌性，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被剝離，因此這一過程中黏合劑并不會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合。一般來說，微電子設(shè)備越薄，其彎曲時受到的壓力也就越小，越容易彎曲。同時，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，此次實驗結(jié)果和理論分析恰巧表明，超薄太陽能微電池在極端彎曲的情況下供電更持久。無論是在生產(chǎn)成本還是持續(xù)供電方面，都具有極大的優(yōu)勢。

研究中制作太陽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)使用是通過基板底部的電極反射光子回光伏電池來實現(xiàn)的。

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

其實，今年2月底，美國麻省理工學(xué)院的研究人員就已研發(fā)出號稱“世界上最輕最薄”的太陽能電池。該款太陽能電池厚度為2微米，是這次韓國團隊研發(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，由于太陽能電池很輕，所穿戴用戶甚至都無法看見它的存在。但是，MIT的這款太陽能電池在當時轉(zhuǎn)化效率還不是很高，而此次韓國科學(xué)家的研究則進一步優(yōu)化了轉(zhuǎn)化效率這一問題。

不過， MIT和韓國科學(xué)家開發(fā)的全新超薄太陽能電池目前仍均處在概念證明階段，投入真正商用還需時日。