圖片來源：Badding教授實驗室，賓夕法尼亞州立大學(xué)

可擴展到幾米長硅基光纖太陽能電池首次被開發(fā)出來，這項研究向我們提供了一種可能性：我們將可以通過編織硅納米線纖維來獲得柔性的、可彎曲的或者扭曲的太陽能織物電池。這一發(fā)現(xiàn)是由賓夕法尼亞州立大學(xué)化學(xué)系教授John Badding帶領(lǐng)化學(xué)、物理學(xué)家和工程師們研究得出，并在Advanced Materials上刊登。

實驗組在處理光纖與電子芯片融合問題的前期工作時，發(fā)現(xiàn)了這個新現(xiàn)象：硅基集成電路是構(gòu)建大多數(shù)半導(dǎo)體電子器件的基礎(chǔ)，如太陽能電池，電腦，手機。他們發(fā)現(xiàn)除了可以合成出有著圓型光纖的片狀芯片，還可以通過另一種途徑合成出比人類頭發(fā)還細(xì)的新型光學(xué)纖維，并且這種纖維帶有自己的集成電子組件，從而避免了合成光學(xué)芯片的需要。要做到這一點，他們采用高壓化學(xué)技術(shù)，一層一層地直接將半導(dǎo)體材料沉積到光學(xué)纖維上微小的孔里。

現(xiàn)在，在他們的新研究里，團隊成員們同樣使用這種高壓化學(xué)技術(shù)，從晶體硅半導(dǎo)體材料中制備出一種纖維，使之可編織為太陽能織物電池——一種將輻射的太陽能轉(zhuǎn)換成直流電能的光電設(shè)備。Badding教授說：“我們的目標(biāo)是使高性能電子材料和太陽能電池以一種更長和更靈活的形式呈現(xiàn)出來。我們已經(jīng)制備出以米為量度的纖維，原則上，我們團隊的新方法可以用來制備出長度在10米以上的可彎曲的硅太陽能電池纖維。以纖維為基礎(chǔ)的長型太陽能電池使我們可以完成以前不可能達(dá)到的一些想法：例如將硅纖維編織成有廣泛的應(yīng)用的織物，如發(fā)電、電池充電、化學(xué)傳感、和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備?！?

教授解釋說，制約像智能手機和ipad這些便攜式電子產(chǎn)品的主要要素之一是電池壽命太短，而太陽能輔助電池可以幫助解決這一問題。“太陽能電池通常是由一個長著氫化非晶硅的玻璃或塑料基板制備出來，然而這種通過使用昂貴的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器制備出的片狀產(chǎn)物柔性并不好。令人欣喜的是，以柔性纖維為基礎(chǔ)材質(zhì)的太陽能電池將十分輕便：配置靈活，便攜式，可折疊，甚至可穿戴?！比缓髮⑦@種材料連接到電子設(shè)備的電源上，達(dá)到為蓄電池充電的功能。Badding教授補充說：“軍事學(xué)家們對為戰(zhàn)場上的士兵設(shè)計一種可穿戴式的電源特別感興趣?！?

團隊成員認(rèn)為柔性的太陽能電池材料的另一個優(yōu)點是可以從不同的角度收集光能。Badding教授說：“傳統(tǒng)的太陽能電池只有一個平面，但是對于一個柔性的，可彎曲的太陽能電池的織物，它將不再依賴光從哪里來、太陽在哪個方位和一天中的時間問題?！?

來自英國南安普敦大學(xué)的另一個團隊領(lǐng)導(dǎo)人Pier J. A. Sazio補充說：“這些石英光導(dǎo)纖維裝置有另一個有趣的特點：因為它們是如此緊湊，他們對可見激光有一個非?？焖俚姆磻?yīng)速度，事實上，我們制作的光纖探測器的帶寬已超過1.8 GHz?！保▉碓矗簃aterialsviewschina）