北極（jí）星（xīng）太陽（yáng）能光伏網訊:在常規化石能（néng）源日益減少的（de）當下，綠色、取之不（bú）盡、用之不竭的可再生能源得到了廣泛應用。其中，因（yīn）輻射到地球表麵的能量巨大，太陽能發電已成為具潛力的發電技（jì）術（shù）之一。近年來，太陽能電池技（jì）術得到（dào）了快速發展（zhǎn），但在（zài）充（chōng）分（fèn）利用每天可用的太陽光方麵，平板太陽能（néng）電池（chí）仍有諸多不盡人意（yì）之處。沙特阿拉伯（bó）阿卜杜拉國王科技大（dà）學(KAUST)微係統工程的研究人員設計了一種新的球形（xíng）太陽能電池，旨在從每一（yī）個（gè）角度提高太陽能收（shōu）集潛力，而不需要昂貴的移動部件來追蹤太陽在天空中的運動軌跡。
這種球形太陽（yáng）能電池原型是一個（gè）微小的藍色球體，它可以像（xiàng）乒乓球一樣輕（qīng）鬆地被一隻手握住。利用太陽能模擬燈進行的（de）室內實驗已經表明，與具有相（xiàng）同總表麵積的平板太陽能電池相比（bǐ），它可以實現超出15%～100%的功率輸出，具體則取（qǔ）決於將陽光反射到太陽（yáng）能電池中的背景材料。
據了解，該研究團隊的設計靈感主要來自於自然界（jiè）。家蠅眼睛的位置和形狀增加了角度視野，所以它們的水（shuǐ）平視野可達到270度左右。同（tóng）樣，球形結構增加了太陽能電池的“角度視野”，這意味著它可以從更多的方向收集太陽光。該研究（jiū）團隊使用（yòng）占世界太陽能發電量近90％的單晶（jīng）矽太陽能電池製造了球形太陽能電池，其目的在於幫（bāng）助單晶（jīng）矽太陽能電池實現最大化的（de）光收（shōu）集潛（qián）力，從而（ér）進一步降低成本效益，擴大生（shēng）產規模。
通常，太陽能電池設（shè）計（jì）是在平坦的表麵上製造（zào）微小的球形（xíng）電池（有時由納米（mǐ）線或量（liàng）子點電池製成），以幫助更好地（dì）收集直射（shè）和散射的陽光。該研究團隊采用波紋技術，在剛性矽太（tài）陽能電池上實現了超柔韌（rèn）性，這意味著可以讓工業IBC型（叉指式背（bèi）接觸）矽太陽能電池覆蓋任何形狀，並在任何（hé）地方（fāng）“太陽能化”。因此，相對（duì）於微球陣（zhèn）列，更大的球（qiú）形太陽能電池在收集從背景表（biǎo）麵反射的陽光時，可以提供更高的效率和覆蓋率。
用太陽能模擬器燈進行的測試表明，球形太陽能電（diàn）池在直接暴露於陽光下時，其功率輸出比傳統的平麵太陽能電池高出24％；在兩種類型的太陽能電池都開始變（biàn）熱並且功率效率受到一定損失後，球形太陽能的功率輸出躍升至39％，這（zhè）表明其在散熱方麵可能具有一定優勢；當球形太陽能（néng）電池隻能在模擬屋頂下收集散射的陽光（guāng）而不是直接接受陽光照（zhào）射時，其功率輸出比平麵太陽能電池高（gāo）出60％。在不（bú）同的反射背景下進行的其他實驗（yàn）（包括鋁杯，鋁紙，白皮（pí）書（shū）和（hé）沙子）表明，六角形（xíng）鋁杯背景材料（liào）可使球形太陽能電池功率輸出比平麵太陽能電（diàn）池高達100％。
現階段，球形太陽能電池仍不能替代（dài）大規模太陽能發電廠的傳統太陽能（néng）電池，但這種特（tè）殊的球形太陽（yáng）能電池設計（jì）可以在更多的細分（fèn）市場應用中找到用途。研究人員指出，目前球形設（shè）計的應用似（sì）乎非常有限，但是將商業化的太陽（yáng）能電池製成任何形狀的能力，並用成型的光伏麵板為一些自（zì）主設備提供完全的動力，將推進光（guāng）伏技術廣泛應用於諸如物聯網（IOT）傳感器和自動駕（jià）駛汽車等設備中。例如，研（yán）究人員正在尋找一種覆蓋高爾夫（fū）球的（de）太陽能電（diàn）池設計，以便（biàn）它可以為高爾夫球內的跟蹤器（qì）提供動力。因此，他們認為將這種超柔性太陽能電池設計安裝在建築物、汽車甚至移動設（shè）備中的前景十分廣闊。
基於必（bì）須手動折疊並形成球形太陽能電池（chí），沙（shā）特阿拉伯的研究人員已經開始設計和開發使用“機器人手”模仿手動折疊來自（zì）動化該過程。此外，他們設想建立和測試（shì）大型的球形太陽能電池陣列，如為（wéi）100平方英尺至1000平方英尺的區域創建球形單元陣列，並將功能性和成本優（yōu）勢與傳（chuán）統單元（yuán）進行比較（jiào）；他們已經在研究類似於帳篷或雨傘的新形狀，以查（chá）看它們（men）是否具有優勢；他（tā）們還（hái）將太陽能電池與具有異常形（xíng）狀的無人機（jī）表麵整合在一（yī）起。
據了解，製造大型球形太陽能電池，需（xū）要研究人員在15％的平麵太陽能電池中（zhōng）蝕刻交替的凹槽，以形成類似於中間連接的（de）橢圓形（xíng）的圖案。使用二氧化碳激光在覆蓋太陽能電池的聚（jù）合物硬掩模中創建適當的圖案（àn），並使（shǐ）用深度反應離子蝕刻工（gōng）具在矽太陽（yáng）能（néng）電池的裸露區域中形成凹槽，通過（guò）這（zhè）些凹槽區域中的彎曲，研究人員才可以（yǐ）將它們折疊成（chéng）球形。
隨著時間的（de）推移，研究人員發現在世界某些地（dì）區球形太陽能電池比平麵（miàn）太陽能電池更受青睞，因為球形設計不易（yì）積聚灰塵，並且可能有助於散熱。目前，球形太陽能電池仍有許多未（wèi）完成的測試，研究人員希望了解球形（xíng）太陽（yáng）能電池（chí）在一天中不同（tóng）時間在各種室外和（hé）室內照明環境中的性能。同時，他們也希望了解製造此類球形太陽能電池所需的所有處理步（bù）驟（zhòu）的“量化成（chéng）本（běn）”，以便更好地了解該技術的商（shāng）業（yè）化（huà）潛力。
接（jiē）下來，他們將球形（xíng）太陽能電池部署（shǔ）在不同的地理（lǐ）位置，以了解其性能和可靠性，並（bìng）計劃（huá）於2020年底前前往加利福尼亞、孟加（jiā）拉國、中國、印度（dù）、韓國、德國、西班牙、巴西、哥倫比亞、墨西哥、南非、澳大利亞和新西蘭等國家進行現場試（shì）驗。
