Этот недавно разработанный источник питания предназначен для работы под солнечным светом и при внутреннем освещении, что позволяет пользователям приводить в действие свою портативную электронику в любом месте, где есть доступ к свету. Кроме того, новое устройство могло питать электрические устройства даже при отсутствии света.В этой работе команда профессора Санг-Ён Ли и профессора Кванён Сео из отдела энергетики и химической инженерии в UNIST представила новый класс монолитно интегрированных портативных систем фотоэлектрических батарей (обозначаемых как SiPV-LIB) на основе миниатюрных кристаллических Si фотоэлектрические (c-Si PV) и печатные твердотельные литий-ионные батареи (LIB).
В устройстве используется технология тонкопленочной печати, при которой твердотельный LIB печатается непосредственно на высокоэффективном фотоэлектрическом модуле c-Si.«Это устройство представляет собой решение как проблемы плотности энергии батарей, так и проблемы хранения энергии солнечных элементов», — говорит профессор Ли. «Что еще более важно, батареи имеют относительно высокую мощность и плотность энергии под прямыми солнечными лучами, что демонстрирует их потенциальное применение в качестве системы бесконечного преобразования / накопления энергии на солнечных батареях для использования в электромобилях и портативной электронике».По словам исследовательской группы, это моноблочное устройство PV-LIB демонстрирует исключительные фотоэлектрохимические характеристики и компактность конструкции, которые намного превосходят те, которые достигаются только обычными PV или LIB. Он также демонстрирует беспрецедентные улучшения в фото-зарядке (быстрая зарядка менее чем за 2 минуты с эффективностью фотоэлектрического преобразования / накопления 7,61%).
В ходе исследования группа исследователей изготовила твердотельный LIB с биполярной конфигурацией ячейки непосредственно на алюминиевом (Al) электроде фотоэлектрического модуля c-Si посредством последовательного процесса печати. Чтобы обеспечить бесшовное архитектурное / электрическое соединение двух различных энергетических систем, металлический слой Al одновременно используется в качестве токоприемника LIB, а также в качестве электрода для солнечных элементов.
Это позволяет заряжать аккумулятор без потери энергии.Профессор Сео и его команда успешно реализовали фотоэлектрические модули c-Si без потерь, разработав солнечные элементы с задними электродами. Использование однопереходных солнечных элементов для изготовления модулей солнечных элементов может вызвать потерю энергии, которой можно избежать за счет конструкции типа заднего электрода.
Они также упростили производственный процесс, используя небольшие солнечные элементы, сформированные на единой подложке из кремния.В ходе исследования профессор Ли и его исследовательская группа подключили устройство к различной портативной электронике, чтобы изучить его практическое применение. Они изготовили монолитно интегрированную смарт-карту, вставив устройство SiPV-LIB в предварительно вырезанную кредитную карту. Затем электрические цепи были нарисованы на обратной стороне кредитной карты с помощью коммерческого пера Ag для соединения устройства SiPV-LIB со светодиодной лампой.
Устройство SiPV-LIB также было электрически связано со смартфоном или MP3-плеером, и его потенциальное применение в качестве дополнительного портативного источника питания было исследовано при освещении солнечным светом.Устройство SiPV-LIB могло полностью заряжаться при освещении солнечным светом уже через 2 мин. Он также показал достойное поведение фото-перезаряжаемого аккумулятора даже при высокой температуре 60 ° C и даже при чрезвычайно низкой интенсивности света 8 мВт / см2, что соответствует интенсивности в тускло освещенной гостиной.
«Представленное здесь устройство SiPV-LIB демонстрирует большой потенциал в качестве фото-перезаряжаемого мобильного источника питания, который будет играть ключевую роль в будущую эру повсеместной электроники», — говорит профессор Ли.Результаты исследования будут опубликованы на обложке апрельского номера всемирно известного журнала Energy за 2017 год. Науки об окружающей среде (EES).
Эта работа была поддержана Программой фундаментальных исследований и Центром технологий материалов для носимых платформ через Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF), финансируемый Министерством науки, ИКТ. Планирование на будущее (MSIP).
Он также был поддержан Программой развития Корейского института энергетических исследований (KIER).