电池充电技术实现新突破，有望带来更便捷的生活

 一项新的研究引入了一种新的电池充电技术，它使用光来充电电池。这款新开发的电源设计用于阳光照射和室内照明，使用户可以随时随地使用便携式电子设备。此外，即使在没有光的情况下，新设备也可以为电力设备供电。

近日，隶属于UNIST的研究人员团队开发了一种基于高效硅太阳能电池和锂离子电池(LIB)的单组件，可充电便携式电源。

这款新开发的电源设计用于阳光照射和室内照明，使用户可以随时随地使用便携式电子设备。此外，即使在没有光的情况下，新设备也可以为电力设备供电。

在这项工作中，UNIST的能源与化学工程学院教授Sang-Young Lee教授和Kwanyoung Seo教授介绍了一种新型的单片式便携式PV电池系统(称为“SiPV-LIB”)，其基于小型化晶体Si光伏(c-Si PV)和印刷的固态锂离子电池(LIB)。该器件采用薄膜印刷技术，其中固态LIB直接印刷在高效率的c-Si光伏组件上。

李教授说：“这种设备提供了解决电池能量密度问题和太阳能电池储能问题的解决方案。“更重要的是，电池在阳光直射下具有相对较高的功率和能量密度，这表明其可用作电动汽车和便携式电子产品中用于太阳能驱动的无限能量转换/存储系统。

据研究团队介绍，这种单组件PV-LIB器件表现出优异的光电化学性能和设计紧凑性，远远超出传统光伏或单独使用的LIB。它还显示了光电充电的前所未有的改进(在不到2分钟内快速充电，光电转换/存储效率为7.61%)。

在研究中，研究团队通过串联打印过程，直接在c-Si光伏组件的铝(Al)电极上制造了双极电池配置的固态LIB。为了实现两种不同能量系统的无缝结构/电连接，Al金属层同时用作LIB的集电器以及用于太阳能电池的电极。这样可以在不损失能量的情况下对电池进行充电。

Seo教授及其团队通过设计后电极型太阳能电池，成功实施了无损c-Si光伏组件。使用单结太阳能电池制造太阳能电池模块可能会导致能量损失，这可以通过后电极型设计来防止。他们还简化了制造工艺，使用形成在单个Si衬底基板上的小型太阳能电池阵列。

在研究中，李教授及其研究团队将设备连接到各种便携式电子产品，以探索其实际应用。他们通过将SiPV-LIB设备插入预切信用卡来制造单片集成智能卡。然后，使用商业Ag笔在信用卡背面绘制电路，将SiPV-LIB设备与LED灯连接。SiPV-LIB器件还与智能手机或MP3播放器电连接，并在阳光照射下探索其作为辅助便携式电源的潜在应用。

只有2分钟后，SiPV-LIB器件才能在阳光照射下完全充电。即使在60°C的高温下，甚至在8mWcm-2的极低的光强度下也可以看出体面的可再充电电能存储行为，这对应于昏暗的客厅的强度。

李教授说：“这里介绍的SiPV-LIB器件显示出作为可再充电移动电源的巨大潜力，将在未来的无处不在的电子时代发挥关键作用。

研究结果将在世界知名的能源与环境科学(EES)杂志2017年4月号的封面上展示。这项工作得到了科学，ICT与未来规划部(MSIP)资助的韩国国家研究基金会(NRF)的基础研究计划和穿戴平台材料技术中心的支持。也得到了韩国能源研究所(KIER)发展计划的支持。