當(dāng)薄薄的太陽(yáng)能電池片剪裁成某種形狀并拉伸之后，就能隨著太陽(yáng)傾斜，使效率最大化。
想不到吧？一種新型的太陽(yáng)能電池板設(shè)計(jì)理念竟然源于兩樣?xùn)|西，那就是紙和剪刀！
美國(guó)密歇根大學(xué)的研究人員受日本剪紙藝術(shù)的啟發(fā)，發(fā)明了一種晶格形狀的太陽(yáng)能電池。這種電池能像手風(fēng)琴那樣折疊起來(lái)，能根據(jù)太陽(yáng)的位置傾斜并捕獲更多的能量。他們的具體研究成果已于上周發(fā)表在了《自然通訊（Nature Communications）》期刊上。
這項(xiàng)研究解決了太陽(yáng)能電池陣列的一個(gè)基本問(wèn)題：太陽(yáng)會(huì)移動(dòng)，而電池板則一般不會(huì)動(dòng)。如此一來(lái)，太陽(yáng)變換位置的時(shí)候，能量就流失了，除非電池板能安裝在那種能跟隨太陽(yáng)移動(dòng)的機(jī)械基座上。但那樣的追隨系統(tǒng)成本很高，“在房頂上根本沒(méi)辦法那么做。”該論文的合著者、密歇根大學(xué)工程師的Max Shtein如此說(shuō)道。他與藝術(shù)家Matt Shlian合作，共同孕育出了這一設(shè)計(jì)。
這種太陽(yáng)能電池是用柔性的砷化鎵薄片制成的。當(dāng)電池拉伸時(shí)，簡(jiǎn)單的二維平面樣式就會(huì)彈出來(lái)變成三維的，以120度的范圍來(lái)追蹤太陽(yáng)。這一概念與其它幾種致力于推廣更高效太陽(yáng)能電池的概念設(shè)計(jì)不謀而合，比如那種可以用在窗戶(hù)上的透明電池，以及可以到處粘貼的黏性電池等等。
Shtein稱(chēng)，這種薄片收集的太陽(yáng)能比常規(guī)電池要多30%，但是，也要付出一點(diǎn)代價(jià)：這種太陽(yáng)能電池板要比常規(guī)的大兩倍。他說(shuō)：“你要拉伸電池板，那么，就得有足夠的空間來(lái)拉伸。”
與他合作的是一位能剪出更多復(fù)雜設(shè)計(jì)的藝術(shù)家，那么問(wèn)題來(lái)了，為什么他們要去解決這么基本的問(wèn)題呢？
Shtein說(shuō)：“我們嘗試過(guò)許多造型，最后發(fā)現(xiàn)，這種簡(jiǎn)單的造型其實(shí)是最好的一種。它能夠按照自己的方式移動(dòng)，而且不會(huì)造成遮蔽。”
就表面而言，剪紙藝術(shù)造型的電池板跟常規(guī)電池板并無(wú)二致，而能夠伸展的部分夾在兩個(gè)表面之間。
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)評(píng)估太陽(yáng)能電池板設(shè)計(jì)與性能的科學(xué)家Keith Emery稱(chēng)這一概念“怪異”、“聰明”而且是“我所見(jiàn)到過(guò)的最奇怪的設(shè)計(jì)之一”。
Emery指出，密歇根大學(xué)的這篇論文只是進(jìn)行了概念驗(yàn)證。如果要在實(shí)驗(yàn)室以外的地方制造出剪紙藝術(shù)型電池，還有許多未知的狀況，并可能存在許多問(wèn)題。材料能否經(jīng)受得起晝夜伸縮的力度？能否耐受極端溫度？將電池往復(fù)移動(dòng)的硬件和能量又從哪里來(lái)？
他就材料的力學(xué)性能說(shuō)：“現(xiàn)在還不知道它能否在野外使用25年。”
Shtein則稱(chēng)，拉伸面板只需要很少的能量，因此發(fā)動(dòng)機(jī)不需要很大，但是他也承認(rèn)這種設(shè)計(jì)要進(jìn)入現(xiàn)實(shí)世界之前還要做許多工作。他說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室里測(cè)試的電池與一張紙幣的大小差不多，因此，下一步他們將會(huì)以更大尺度的面板來(lái)測(cè)試他們的概念。
這一概念有可能會(huì)讓屋頂?shù)奶?yáng)能電池板變得更加高效，但是，Shtein稱(chēng)，近期來(lái)看，這一設(shè)計(jì)對(duì)小型太空用途而言，可行性會(huì)更高。比如說(shuō)，太陽(yáng)追蹤技術(shù)對(duì)于一個(gè)移動(dòng)的物體（如衛(wèi)星）非常重要。
剪紙藝術(shù)型面板還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是重量輕，因此，對(duì)航空用途很有吸引力。但是，第一步就是要證明這一概念的可行性。Shtein說(shuō)他計(jì)劃更進(jìn)一步往前推進(jìn)：“我們對(duì)此相當(dāng)樂(lè)觀。”
