研究人员开发出用于服装的隐形可机洗太阳能电池技术

物理和设计研究人员说，太阳能电池的离散特性可以保护它们——并使衣服更具吸引力。有前途的应用包括工作和户外服装，以及对光量变化作出反应的窗帘。

在之前的研究中，太阳能电池被安装在表面上，在顶部分层，或编织到纺织品的线中。

在为期三年的太阳能纺织品项目中，阿尔托大学物理和设计系的研究人员开发了一种将太阳能电池粘附到纺织品上的方法，这种方法使它们能够抵抗机洗，同时使它们更少审美问题。研究人员还采取措施使注入太阳能电池的纺织品可回收利用。

以前没有研究过市售太阳能电池的可机洗性。

“我们假设太阳能电池结构可能会在洗涤中分解，因为电池并非设计为可机洗。洗涤是一个压力很大的过程，纺织品和电池会受到压力和碰撞，尤其是在纺纱过程中，”阿尔托大学设计系的项目专家ElinaIlén说。

研究人员将太阳能电池组件层压在防水聚氨酯薄膜中的纺织品之间，以使组件可机洗。然后将含有太阳能电池组件的纺织品在40摄氏度下洗涤数十次。物理研究员FaridElsehrawy然后在洗衣机中每一轮之后测量太阳能电池的输出。

八个样品中有五个保持了效率，三个失去了大约20%的功率。在此过程中，没有任何细胞或纺织品受到损坏。

“既然层压在纺织品之间的太阳能电池已被证明可以机洗，我们必须保护其余组件。我们的想法是智能纺织品的所有电气组件都可以与太阳能在同一个容器中电池。这将为我们提供一种嵌入纺织品中的可机洗电子设备，并且永远不需要对其电池进行充电或更换，”应用物理系的大学讲师JanneHalme说。

持久动力和高效回收

任何放置在其附着的织物下方的太阳能电池都必须具有比放置在顶部的电池大得多的表面积。一块普通的织物会消耗大约70%的电池容量，而多孔织物的百分比会更小。

纺织品透光能力的关键因素包括材料、纤维的透明度和横切、线的结构、织物的厚度和编织、颜色和整理。浅色比深色更能透光，但漆黑且完全不透明的织物也可以使用。

研究中使用的商业太阳能电池由单晶组成，由硅制成。它们可以检测到肉眼看不见的光，这实际上是大部分阳光。红外线就是这种不可见光的一个例子。

隐藏纺织品会消耗一些太阳能电池的能量，但会提高其耐用性，因为它可以更好地免受外界影响。

“表面上的细胞也主导着服装的外观，将其变成了类似机器人的盔甲。内部的细胞使产品在视觉上更加可口，并提供了根据用户的视觉设计产品的机会想要和需要，”Ilén说。

研究人员使用的材料仅由一种纤维制成，并且可以尽可能有效地回收利用。只需先加热然后撕下，就可以从织物上取下电子元件。

“以前太阳能电池被编织成小块的纺织品，这在回收利用方面是一个糟糕的想法，”Halme说。

湿度计和自动调节窗帘

细胞接收的能量取决于它们的大小、数量和位置。所需的能源量由使用应用程序决定。一个关键方面是应用程序发送数据的频率。最耗能的功能包括发送信息、进行计算和在屏幕上投影。这就是为什么隐藏在纺织品中的太阳能电池不足以为智能手机或智能手表充电，但适用于测量温度和湿度等用途。

研究团队认为，工作服是目前太阳能电池纺织品最具潜力的应用。它们比普通衣服厚，因此细胞对衣服的外观和感觉的影响有限。

“窗帘是收集太阳能的另一种好方法。它们可以检测光量并相应地调整自己，”Ilén说。

该研究项目的目的是开发用于许多不同应用的技术解决方案。Halme建议那些希望为该解决方案考虑更多应用的人考虑它可以带来哪些附加值：

“隐藏在纺织品下的太阳能电池值得考虑作为电气设备的能源，​​出于某种原因，这些设备必须粘附在纺织品上，外观和感觉像织物，可机洗，使用尽可能少的电力，并且否则电池太硬或太贵而无法充电或更换。”

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