传统的硅太阳能电池通常被包裹在玻璃中并封装在厚重的刚性框架中以提高其耐用性。虽然这种加固结构能够使电池不易破碎，但也限制了其安装位置和方式。基于此，美国麻省理工学院的研究团队旨在研发出一种不仅在设计和应用上灵活耐用，而且高效的太阳能电池。值得祝贺的是， 他们近日成功开发出一种新型“薄如纸”的太阳能光伏电池，可应用于各种表面以产生高度可集成的多功能太阳能，并在任何需要的地方提供能量(Small Methods, doi: 10.1002/smtd.202200940)。
图1 超薄、轻质的有机太阳能电池，几乎可以附着在任何表面上，用于无处不在的发电。
为了制作太阳能电池，研究团队采用可扩展的印刷技术，使用有机电子油墨。他们使用槽模涂布机对太阳能电池结构进行涂层，将电子材料层沉积到仅3 μm厚的可剥离基板上。使用丝网印刷（一种类似于将设计添加到丝网印刷T恤的技术），将电极沉积在结构上制作而成。等待固化之后，研究人员将将厚度约为15μm的印刷模块从塑料基板上剥离，从而形成太阳能电池。
为了解决独立的太阳能模块容易撕裂导致难以安装的难题，研究团队试图寻找一种轻质、灵活、强度高的基板，最终他们选择了一种商业上称为迪尼玛 (Dyneema，每平方米仅重13克)的复合织物。通过添加一层只有几微米厚的紫外线固化胶，将太阳能模块粘附在这种织物的薄片上，从而形成超轻且坚固的太阳能结构。
Mayuran Saravanapavanantham解释道，“虽然直接在织物上打印太阳能电池似乎更简单，但这将限制织物或其他接收表面的选择范围，使其在化学和热学方面与制造设备所需的所有加工步骤兼容。我们的方法将太阳能电池的制造与最终的集成分离开来。”
实验结果显示，这种印刷在织物上的新型太阳能电池的功率为 370 W/kg，大约是传统太阳能电池单位质量功率的18倍左右。在耐久性测试中，即使将织物太阳能电池板卷起和展开超过500次，电池仍能保持其90%的原始性能。
虽然新型高性能超薄有机太阳能电池非常耐用，但仍有元件如果长期暴露于室外条件下可能会发生损坏。用于制造电池的碳基有机材料可以通过与空气中的水分和氧气相互作用而改变，这可能会降低太阳能电池的性能。研究人员现在正在研究一种新型封装方案，以起到必要的保护作用而不影响电池性能。
