从光中获取电能是光伏 （PV），它涉及使用基于多晶硅的半导体，然后将其制成面板。根据该研究，脱碳加电气化计划将部署约 1,570 GW 太阳能，这将满足 2050 年美国能源需求总量的 45% 左右。这需要使用光伏来满足太阳能需求。




光伏嵌入式纺织品是一种智能纺织品，是产业用纺织品行业中一个新兴的类别。然而，这个子行业刚刚起步，规模很小，但提供了良好的增长和发展空间。多家咨询机构的市场研究表明，光伏市场预计年均增长20%以上，到2030年全球市场规模将达到5亿美元左右。

关注供应链

COVID-19 提醒我们需要进行适当的大流行规划，不仅从生物医学的角度来看，而且在供应链物流问题方面也是如此，因为发达国家在大宗商品和高科技产品方面都依赖其他国家。当前供应链的中断表明制造业需要进行战略规划，包括先进材料，例如太阳能电池板及其组件的制造。今天，中国在多晶硅太阳能电池板的制造方面处于世界领先地位。硅基半导体晶圆已成为热门商品，因为台湾和韩国主导了它们的制造。

随着对太阳能和先进制造业的重视，先进纺织业应该投入时间和资源，涉足这个市场领域。事实上，由于涉足基于光伏的先进纺织品是高度研究密集型的，它为研究型大学和中小型企业提供了通寻求政府财政支持的空间。

虽然我们对 PV 结构的熟悉可能仅限于平板太阳能电池，但柔软的柔性纤维结构可以作为平台来整合收集能量的半导体。必须简化制造过程，并且必须克服瓶颈，例如保持纤维结构中包含的半导体的效率。此外，为了使此类产品在商业上可接受，必须制定标准。

制造基于光伏的柔性材料

基于光伏的结构是使用结晶多晶硅制成的，多晶硅是最纯净的硅形式，本质上是高度结晶的。可以利用编织技术来插入用作平台的硅晶片。必须完善制造工艺，使硅片不被损坏，其能量转换能力不受影响。纺织业已经完善了 3D 间隔织物技术，这将有助于开发基于光伏的织物结构。

柔性基板上的光伏涂层值得研究。我们的行业可以借鉴柔性显示面板领域的想法。柔性显示屏是使用非晶硅的激光结晶制造的，而无需熔化基板。由于纤维基材可熔化和易燃，具体取决于所用聚合物的类型，因此必须努力充分了解和选择正确的沉积技术，例如激光或等离子气相沉积方法。

虽然开发基于光伏的柔性结构存在挑战，但它们为行业和学术界提供了参与协作和多学科项目的机会。

研发新闻

人们对能量收集纺织品的研究和开发很感兴趣。佐治亚理工学院王中林教授团队一直在探索摩擦纳米发电机以获取能量。身体运动和光能可以转化为电能，产生足够的电能为手机充电。

已经探索了作为良好电容器和导体的新材料。石墨烯可以延长电池的寿命，在保持强大的同时储存能量。基于光伏的柔性结构可以收集能量，石墨烯涂层结构可以增强其容量。这种混合光伏结构可以彻底改变电池。

石墨烯动力电池已经上市，例如来自Real Graphene 的电池，该公司将石墨烯集成到可负担的技术中；和NanoGraf 公司，该公司开发了一种新型的高能量密度硅基负极材料，该公司表示该材料可以在一系列应用中取代锂离子电池中的石墨基负极。

具有半导体特性的有机聚合物材料可以使用涂层工艺或使用热熔粘合剂粘合到布料上，热熔粘合剂可以从光或机械作用中获取能量。这一发展来自日本理研的薄膜器件实验室。德国弗劳恩霍夫研究所的科学家率先采用导电聚合物和光伏材料来开发基于织物的太阳能结构。

前进的道路

从气候变化问题可以清楚地看出，必须采用不同形式的清洁能源解决方案。在太阳能、水力、风能和核能等替代能源中，太阳能的选择在技术和经济上似乎是最可行的。虽然基于 PV的太阳能电池板已商用，但柔性结构是该领域的下一阶段。

产业用纺织品行业有机会涉足这一潜在领域，前景广阔。该部门的迫切需求是： 大规模转化基于光伏的技术；从技术可行性和经济接受度方面检查商业可行性；建立可靠性和安全标准。

另一个值得探索的领域是研究混合技术，例如基于石墨烯的方法。需要真正的多学科方法来制造具有商业可行性的柔性光伏产品。

原标题：柔性光伏的当下与展望