轻质太阳能电池可以追踪太阳

现在，通过借用日本古代剪纸艺术kirigami，密歇根大学的研究人员开发出了可以兼顾两种方式的太阳能电池。

“设计采用大型跟踪太阳能电池板所做的工作，并将其压缩成基本上平坦的东西，”材料科学与工程博士生，自然通信论文第一作者AaronLamoureux说。

根据美国能源部的报告，住宅屋顶占美国太阳能电池板安装量的85%左右，但这些屋顶需要大量加固才能支撑传统太阳跟踪系统的重量。

一组工程师和一位艺术家开发了一系列小型太阳能电池，可以在更大的面板内倾斜，使其表面更加垂直于太阳光线。

“从设计这个面板的人的角度来看，我们设计的美妙之处在于，没有什么能真正改变，”材料科学与工程副教授MaxShtein说。“但在内部，它将在一个小规模上做一些非凡的事情：太阳能电池会分裂成一小部分，它们会一致地跟随太阳的位置。”

太阳能电池研究人员考虑跟踪太阳能看到多少太阳能电池板。当面板处于某个角度时，它看起来更小。通过设计一个当太阳光线以较低的角度进入时倾斜并展开的阵列，它们会提高吸收阳光的有效面积。

为了探索模式，工程师团队与造纸艺术家MatthewShlian合作，他是UM艺术与设计学院的讲师。Shlian向Lamoureux和Shtein展示了如何使用绘图仪切割器在纸上创建它们。然后，Lamoureux使用二氧化碳激光在Kapton(一种太空级塑料)中制作出更精确的图案。

虽然团队尝试了更复杂的设计，但最简单的模式效果最好。随着破损行的切割，塑料被拉成基本的网状物。相互连接的Kapton条带与网格拉伸的比例倾斜，精度约为1度。

为了制造太阳能电池阵，电气工程博士生KyusangLee在StephenForrest，PeterA.Franken杰出大学工程学教授和PaulG.Goebel工程学教授的实验室中建造了定制太阳能电池。他和Lamoureux将它们连接到一块未切割的Kapton上，留下切割空间。然后，Lamoureux用激光切割机将Kapton图案化。

具有最佳太阳跟踪承诺的设计在UM无法实现，因为太阳能电池将非常长而窄。扩展到可行的宽度，细胞变得太长而无法放入用于在校园中制作原型的腔室，因此团队正在研究其他选择。

优化的设计非常有效，因为它可以轻松拉伸，允许大量倾斜而不会损失很多宽度。根据该团队在亚利桑那州夏至期间对太阳能发电的模拟，它几乎与传统的单轴跟踪器一样好，比固定面板提高了36%。Shtein说，传统的跟踪器在相同的条件下产生的能量比固定的面板多40%，但它们体积庞大，容易风，重10倍或更多。

“我们认为它具有巨大的潜力，我们正在积极寻求现实的应用，”他说。“它最终可以降低太阳能发电的成本。

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