电力生产和转移的关键步骤

涉及能量生产和转移的电子应用在今天具有重要意义。寻求越来越可持续的解决方案，以及通过减少温室效应来控制二氧化碳排放的需要，都支持使用可再生能源。与基于化石燃料的传统能源相比，利用太阳能、风、波浪运动和生物质等替代能源生产能源的能力可以显着减少环境影响和污染排放。例如，太阳能可以帮助发展中国家或小型山区和农村社区配备高效、经济且对环境影响几乎为零的工厂来发电。近年来，光伏(PV)面板经历了快速而显着的发展，为用户提供越来越高效和可靠的解决方案，这些解决方案需要减少维护，即使在太阳辐射较低的条件下也能够产生能量。与此同时，安装的简单性得到了提高，这得益于能够适应各种类型表面的柔性面板的引入。光伏系统通常与用于存储产生的电力的特殊单元相结合，由或多或少根据可用预算演变而来的蓄电池制成。这些电池在白天积累能量，然后在夜间用于照明和为不同的负载供电。不仅如此，它们还可以检测到停电，在发生电源故障时自动成为主要能源。与发电机不同，蓄电池可以在不使用燃料的情况下以静音方式提供能量。

与能源生产同等重要的是能量的传输，尤其是如果这可以通过无线方式进行，而不需要使用笨重且通常令人讨厌的电缆。近来，基于电磁感应原理的无线电力传输技术由于两个已成为优先事项的应用而重新受到关注。第一个与消费电子领域有关，涉及电池供电的移动设备(通常是智能手机)的充电，只需将它们放在能够通过传导传输电力的合适电源上即可充电。第二个主要应用涉及电动和插电式混合动力汽车的电池充电，通过可以放置在汽车下方地板上甚至集成到路面上的设备进行充电。

在本文中，将介绍两个极具创新性的应用，涉及利用太阳能作为电力来源以及在各种环境中传输无线能量。

柔性太阳能光伏

位于桑德兰(英国)的 Power Roll 开发了一种创新的太阳能薄膜模型，能够产生和储存能量。太阳能薄膜重量轻且灵活，可以适应任何类型的表面，发电成本比传统光伏电池板低 20 倍。新技术基于带有数千个微槽图案的柔性薄膜。每个微槽只有几微米厚，比人的头发还小。

该解决方案提供的优势是：

低成本：成品 0.03 美元/W

重量轻：0.3 kg/m 2

易于安装并减少维护时间

可持续性，由于使用完全可回收的材料和不含稀土

适应性：相同的技术可用于建筑物屋顶或为小型物联网传感器供电

高功率密度：500 W/kg

如图 1 所示，柔性薄膜能够使用一系列电介质和存储材料实现卷对卷制造电容器。这种用于储存能量的电容器技术提供：

超低成本制造

卓越的能量密度

具有电压和电容灵活性的多种形状和尺寸

与湿式电解电容器相比，使用寿命更长

图 1 概述了柔性太阳能薄膜制造过程的各个阶段。

图 1：柔性太阳能光伏的制造步骤

“与柔性太阳能技术相比，我们的技术具有多项优势，”Power Roll 董事总经理 Neil Spann 说。“它非常容易生产。制造过程中的步骤更少。如果你看一下柔性光伏，我们可以说它要贵得多。所以在现实中，我们技术的主要优势是成本效益。在效率方面，我们的效率是好的。但我们的目标不是制造世界上性能最高的太阳能电池板。有一些技术可以推动设备向上发展。我们正在寻找一种折衷方案，一种良好的性能水平。所以我们目前的电池性能是 11%，这在某种程度上可以与有机光伏等其他柔性太阳能电池板相媲美。但我们计划将其提高到 20%。由于可以定制，因此应用范围很广。”

审核编辑：汤梓红