太阳能路灯和停车计时器并不难找到,为房屋和工厂供电的光伏板也很常见。这些进展引出一个大问题:我们是否能够使用太阳能为我们无处不在的智能手机和其他移动设备供电,而不是每晚将它们插入电网?
答案不仅取决于光伏电池技术的效率提升,还取决于这些电池在我们的设备上的位置以及我们存放它们的位置——我们中的许多人一天中的大部分时间都将智能手机塞在口袋或手提包中,无法接触到太阳的能量。
当然,已经取得了一些进展。在今年巴塞罗那举行的世界移动通信大会上,日本手机制造商京瓷公司连续第二年展示了一款12.7厘米太阳能手机的原型。这款迄今为止没有名称的设备,每接受三分钟的阳光照射,可以通话一分钟——这比该公司2015年的前身有了很大的改进,后者每充电两小时只能通话15分钟。
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻工作: 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
为了开发这款手机,京瓷与法国的Sunpartner Technologies合作,该公司生产浸渍有光伏电池的半透明薄膜。由于是透明的,该薄膜可以安装在LCD显示屏和触摸屏之间,以便手机在使用时更容易充电。之前的大多数太阳能手机的尝试都是将电池放在背面,这意味着设备必须面朝下才能充电,并且外部电池更容易损坏。
京瓷表示,预计很快将推出其太阳能智能手机,可能在2017年2月举行的下一届世界移动通信大会上推出。该公司表示,太阳能充电不会增加太多成本,因此手机的价格可能对于用户和销售手机的运营商来说都是可以接受的。京瓷发言人约翰·切尔补充说,该技术很可能会出现在其面向工业或户外使用的手机系列中。如果它们确实流行起来,预计会有更多的小工具制造商效仿。
SunPartner的Wysips(“你所看到的是光伏表面”)薄膜透明度为90%,厚度为半毫米,并使用与微透镜网络粘合的光伏层。光伏电池几乎是透明的,因为它们非常薄,而且它们分布在一个包含“多个由透明区域分隔的活性光伏区域”的表面上,根据2014年的一份专利申请。巴黎的E Ink电子纸显示器阅读器制造商Bookeen计划将该技术用于其电子阅读器的太阳能充电器。法国手表制造商Nevo计划将该薄膜集成到智能手表中。
另一个技巧是设计一种光伏电池,让可见光通过,同时从红外线和紫外线辐射中收集能量。“我们的想法是让你甚至没有注意到你正在给手机充电,”麻省理工学院工程学院创新副院长弗拉基米尔·布洛维奇说。布洛维奇、密歇根州立大学的理查德·伦特和前莱梅尔森-麻省理工学院奖获得者迈尔斯·巴尔利用他们开发的技术共同创立了Ubiquitous Energy,这是一家位于海湾地区的初创公司,正在开发透明太阳能电池。
布洛维奇说,为手持消费电子产品供电的光伏发电可以获得更高的效率,但目前为止不会太多。“阳光只能给你这么多能量;我们无法改变这一点,”他说。“我们已经反复改进了太阳能电池的效率。最好的太阳能电池已经达到了预期物理性能的极限。”那些“最好的”电池在某些应用中已接近在成本上与煤炭等化石燃料竞争,但它们本身价格昂贵且不适用于消费电子产品——因此京瓷对薄膜感兴趣。“你想要一些在合理成本下具有合理效率的东西,这样就不会改变你手机成本的模式,”布洛维奇说。
伦特在密歇根州立大学工程学院的团队正在开发一种透明的发光太阳能聚光器,它可以应用在像窗户一样大的区域或像智能手机显示屏一样小的区域。这种材料吸收红外线和紫外线,并将其导向边缘,在那里光伏电池将光转换为电能。
尽管取得了所有技术进步,太阳能手机还面临另一个与用户行为有关的限制——具体来说,人们将手机放在口袋、背包或钱包外面并在光线下有多长时间,布洛维奇说。他补充说,使太阳能充电手机更实用“需要改变习惯”。布洛维奇建议,新的手机配置可能会解决其中一些问题。一种可能性是:手机配备可伸展的太阳能薄片,用于充电时展开,完成后缩回。
但是,在这个市场上,没有什么是有保证的。早在2009年,三星就推出了Blue Earth手机,该手机配备了太阳能充电器,但很快就将其撤回。三星发言人表示,Blue Earth是一款“限量生产”的手机,从未在美国销售。诺基亚在2012年放弃了一个在后盖内置太阳能充电器的手机开发项目,称这根本不实用,而且需求有限。