太陽(yáng)能電池板（Solar panel）它是一種通過(guò)光電效應(yīng)或光化學(xué)效應(yīng)直接或間接將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。太陽(yáng)能電池板的主要材料大多是硅，但由于生產(chǎn)成本高，其廣泛使用仍有一定的局限性。

 與普通電池和可回收充電電池相比，太陽(yáng)能電池是更節(jié)能、更環(huán)保的綠色產(chǎn)品。

       中文名  太陽(yáng)能電池板 外文名Solar panel

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  1） 鋼化玻璃 其作用為保護(hù)發(fā)電主體（如電池片），透光其選用是有要求的，1.透光率必須高(一般91%以上)；2.超白鋼化處理

  2） EVA 用于粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體(如電池片)EVA材料的質(zhì)量直接影響組件的使用壽命，暴露在空氣中EVA容易老化發(fā)黃，影響組件的透光率，影響組件的發(fā)電質(zhì)量EVA除了自身的質(zhì)量，組件廠家的層壓工藝也有很大的影響，比如EVA膠連度不達(dá)標(biāo)，EVA與鋼化玻璃和背板粘接強(qiáng)度不足會(huì)導(dǎo)致EVA早期老化，影響組件壽命。 

3）電池板的主要功能是發(fā)電。晶體硅太陽(yáng)能電池板和薄膜太陽(yáng)能電池板是發(fā)電市場(chǎng)的主流，各有優(yōu)缺點(diǎn)。晶體硅太陽(yáng)能電池板設(shè)備成本相對(duì)較低，但消耗和電池板成本較高，但光電轉(zhuǎn)換效率也較高，更適合室外陽(yáng)光發(fā)電；薄膜太陽(yáng)能電池相對(duì)設(shè)備成本較高，但消耗和電池成本較低，但光電轉(zhuǎn)換效率超過(guò)晶體硅電池板的一半，但弱光效應(yīng)很好，也可以在普通照明下發(fā)電，如計(jì)算器上的太陽(yáng)能電池。

  4）EVA功能如上，主要粘結(jié)封裝發(fā)電主體和背板 太陽(yáng)能電池板

  5） 背板 作用，密封、絕緣、防水(一般使用)TPT、TPE材料必須耐老化，大多數(shù)部件制造商保修25年，鋼化玻璃、鋁合金一般沒(méi)有問(wèn)題，關(guān)鍵是背板和硅膠是否能滿足要求。

  6）鋁合金保護(hù)層壓件具有一定的密封和支撐作用

  7） 接線盒 保護(hù)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)揮電流中轉(zhuǎn)站的作用。如果組件短路接線盒自動(dòng)斷開短路電池串，則防止整個(gè)系統(tǒng)燒壞。接線盒中非常重要的是二極管的選擇。根據(jù)組件中電池板的類型，相應(yīng)的二極管也不同

  8） 硅膠 用于密封組件與鋁合金框架、組件與接線盒的交界處。硅膠用雙面橡膠條和泡沫代替。硅膠廣泛應(yīng)用于中國(guó)。工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低。

  材料分類

  目前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是非常重要的光伏材料，其市場(chǎng)份額在90%以上，長(zhǎng)期以來(lái)仍是太陽(yáng)能電池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長(zhǎng)期掌握在美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家7家工廠手中，形成技術(shù)封鎖和市場(chǎng)壟斷。多晶硅的需求主要來(lái)自半導(dǎo)體和太陽(yáng)能電池。根據(jù)純度要求，分為電子級(jí)和太陽(yáng)能級(jí)。其中，電子級(jí)多晶硅約占55%，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅約占45%。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，太陽(yáng)能電池對(duì)多晶硅的需求增長(zhǎng)率高于半導(dǎo)體多晶硅。預(yù)計(jì)到2008年，太陽(yáng)能多晶硅的需求將超過(guò)電子級(jí)多晶硅。1994年，世界上只有太陽(yáng)能電池的總產(chǎn)量69MW，而2004年就接近1200MW，短短10年就增長(zhǎng)了17倍。

  晶體硅電池板：多晶硅太陽(yáng)能電池、單晶硅太陽(yáng)能電池。

  非晶硅電池板：薄膜太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池。

  化學(xué)染料電池板：染料敏化太陽(yáng)能電池。

  柔性太陽(yáng)能電池

  單晶硅

  單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率約為18%，非常高為24%。這是所有類型太陽(yáng)能電池中光電轉(zhuǎn)換效率非常高的，但生產(chǎn)成本很高，不能廣泛使用。由于單晶硅一般用鋼化玻璃和防水樹脂包裝，堅(jiān)固耐用，使用壽命可達(dá)25年。

  多晶硅

  多晶硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)工藝與單晶硅太陽(yáng)能電池相似，但多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率大大降低，其光電轉(zhuǎn)換效率約為16% (2004年7月1日，日本夏普上市效率為14.8世界上非常高效的多晶硅太陽(yáng)能電池是%)。就生產(chǎn)成本而言，它比單晶硅太陽(yáng)能電池便宜。材料制造簡(jiǎn)單，節(jié)約電耗，總生產(chǎn)成本低，發(fā)展廣泛。此外，多晶硅太陽(yáng)能電池的使用壽命也比單晶硅太陽(yáng)能電池短。就性能和價(jià)格比而言，單晶硅太陽(yáng)能電池略好。

  非晶硅

  非晶硅太陽(yáng)能電池是1976年出現(xiàn)的一種新型薄膜太陽(yáng)能電池。它的生產(chǎn)方法與單晶硅和多晶硅太陽(yáng)能電池完全不同。工藝流程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗少，功耗低。其主要優(yōu)點(diǎn)是也可以在弱光條件下發(fā)電。然而，非晶硅太陽(yáng)能電池的主要問(wèn)題是光電轉(zhuǎn)換效率低，國(guó)際先進(jìn)水平約為10%，不穩(wěn)定。隨著時(shí)間的推移，轉(zhuǎn)換效率下降。

  多種化合物

  多元化合物太陽(yáng)能電池是指非單元半導(dǎo)體材料制成的太陽(yáng)能電池。各國(guó)研究品種繁多，大部分尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種:a)硫化鎘太陽(yáng)能電池b)砷化鎵太陽(yáng)能電池c)銅鋯硒太陽(yáng)能電池(新型多元帶梯度梯度)Cu(In,Ga)Se2薄膜太陽(yáng)能電池)

  Cu(In,Ga)Se2它是一種性能優(yōu)異的太陽(yáng)能吸收材料，具有梯度能帶間隙（導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的能級(jí)差）的多元化半導(dǎo)體材料，可擴(kuò)大太陽(yáng)能吸收光譜的范圍，提高光電轉(zhuǎn)化效率。在此基礎(chǔ)上，可設(shè)計(jì)薄膜太陽(yáng)能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率明顯高于硅膜太陽(yáng)能電池。可達(dá)到的光電轉(zhuǎn)換率為18%。此外，到目前為止，有發(fā)現(xiàn)光輻射導(dǎo)致性能下降的影響（SWE），與商用薄膜太陽(yáng)能電池板相比，其光電轉(zhuǎn)化效率大大提高50~75%，是世界上薄膜太陽(yáng)能電池中光電轉(zhuǎn)化效率非常高的水平。

  柔性電池

  與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池相比，柔性薄膜太陽(yáng)能電池是有區(qū)別的。

  常規(guī)太陽(yáng)能電池一般在兩層玻璃中間EVA材料和電池板的結(jié)構(gòu)，這樣的組件重量較重，安裝時(shí)需要支架，不易移動(dòng)。

  柔性薄膜太陽(yáng)能電池不需要玻璃背板和蓋板，重量比雙層玻璃太陽(yáng)能電池組件輕80%pvc背板和ETFE薄膜蓋板的柔性電池板甚可以隨意彎曲，便于攜帶。安裝時(shí)不需要特殊支架，可以方便地安裝在屋頂和帳篷頂部。

  缺點(diǎn)是光電的轉(zhuǎn)換效率低于常規(guī)晶硅組件。

  應(yīng)用領(lǐng)域

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  1.用戶太陽(yáng)能電源:(1)小電源10-100W不等于高原、島嶼、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電等偏遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)；(2)3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；(3)光伏水泵解決無(wú)電地區(qū)深水井飲用灌溉問(wèn)題。

  2. 交通領(lǐng)域:如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無(wú)線電話亭、無(wú)人值守道路供電等。

  3. 通信/通信領(lǐng)域:太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通信/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。

  4. 石油、海洋、氣象領(lǐng)域:油管及水庫(kù)閘門陰極保護(hù)太陽(yáng)能電源系統(tǒng)、油鉆平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象/水文觀測(cè)設(shè)備等。

  5.燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營(yíng)燈、登山燈、釣魚燈、黑燈、割膠燈、節(jié)能燈等。

  6.光伏電站：10KW-50MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)景(柴)互補(bǔ)電站、各種大型停車場(chǎng)充電站等。

  7.太陽(yáng)能建筑：將太陽(yáng)能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使未來(lái)大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來(lái)的主要發(fā)展方向。

  8.其他領(lǐng)域包括:(1)與汽車配套：太陽(yáng)能汽車/電動(dòng)汽車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、通風(fēng)機(jī)、冷飲箱等（2）太陽(yáng)能氫加燃料電池再生發(fā)電系統(tǒng)；（3）海水淡化設(shè)備供電；（4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽(yáng)能電站等。

  發(fā)電原理

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  太陽(yáng)能電池是一種對(duì)光有反應(yīng)的裝置，可以將光能轉(zhuǎn)化為電力。有許多材料可以產(chǎn)生光伏效應(yīng)，如單晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化鎵、硒鋯銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)在以晶體硅為例來(lái)描述光發(fā)電過(guò)程。P晶體硅可以通過(guò)摻雜磷獲得N型硅，形成P-N結(jié)。

  當(dāng)光照射太陽(yáng)能電池表面時(shí)，部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給硅原子，使電子跳躍，成為自由電子P-N兩側(cè)聚集形成電位差。當(dāng)外部連接電路時(shí)，在電壓的作用下，電流通過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的本質(zhì)是光子能量轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。

  1、太陽(yáng)能發(fā)電有兩種方式，一種是光熱電轉(zhuǎn)換，另一種是光電直接轉(zhuǎn)換。

  (1) 光-熱-電轉(zhuǎn)換通過(guò)太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，通常由太陽(yáng)能集熱器吸收的熱能轉(zhuǎn)換

  太陽(yáng)能電池板

  用工質(zhì)蒸汽代替，然后驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前一個(gè)過(guò)程是光熱轉(zhuǎn)換過(guò)程；后一個(gè)過(guò)程是熱電轉(zhuǎn)換過(guò)程，與普通火電相同。太陽(yáng)能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率低，成本高。據(jù)估計(jì)，其投資少比普通火電站貴5～10倍。一座1000MW太陽(yáng)能熱電站需要投資20～25平均1億美元1kW的投資為2000～2500美元。因此，適用于小規(guī)模特殊場(chǎng)合，大規(guī)模使用經(jīng)濟(jì)不劃算，無(wú)法與普通火電站或核電站競(jìng)爭(zhēng)。

  （2） 光電直接轉(zhuǎn)換是利用光電效應(yīng)將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)化為電能，光電轉(zhuǎn)換的基本裝置是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種由于光伏特性而直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它是一種半導(dǎo)體光電二極管。當(dāng)太陽(yáng)照在光電二極管上時(shí)，光電二極管將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)化為電能并產(chǎn)生電流。當(dāng)許多電池串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，它們可以成為輸出功率較大的太陽(yáng)能電池方陣。太陽(yáng)能電池是一種很有前途的新電源，具有長(zhǎng)久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以長(zhǎng)期使用；與火力發(fā)電和核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)造成環(huán)境污染；太陽(yáng)能電池可以大、中、小，大到數(shù)百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只有一個(gè)家庭的太陽(yáng)能電池組，這是其他電源無(wú)法比擬的

  功率計(jì)算

  太陽(yáng)能交流發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、充電控制器、逆變器和電池組成；太陽(yáng)能直流發(fā)電系統(tǒng)不包括逆變器。為了使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)為負(fù)載提供足夠的電源，應(yīng)根據(jù)電器的功率合理選擇各部件。以下內(nèi)容100W以輸出功率為例，每天使用6小時(shí)，介紹計(jì)算方法：

  1.首先，計(jì)算每天消耗的瓦時(shí)數(shù)（包括逆變器的損耗）：如果逆變器的轉(zhuǎn)換效率為90%，則輸出功率為100W當(dāng)實(shí)際需要輸出功率時(shí)100W/90%=111W；如果每天使用5小時(shí)，輸出功率為111W*5小時(shí)=555Wh。

  2.計(jì)算太陽(yáng)能電池板：根據(jù)每天6小時(shí)的有效日照時(shí)間，考慮到充電效率和充電過(guò)程中的損失，太陽(yáng)能電池板的輸出功率應(yīng)為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是太陽(yáng)能電池板在充電過(guò)程中的實(shí)際功率。

  發(fā)電效率

  單晶硅太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)換效率非常高達(dá)24%，是目前所有類型太陽(yáng)能電池中光電轉(zhuǎn)換效率非常高的。然而，單晶硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)成本非常高，因此不能廣泛使用。就生產(chǎn)成本而言，多晶硅太陽(yáng)能電池比單晶硅太陽(yáng)能電池便宜，但多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率大大降低。此外，多晶硅太陽(yáng)能電池的使用壽命也比單晶硅太陽(yáng)能電池短。因此，就性能和價(jià)格比而言，單晶硅太陽(yáng)能電池略好。

  研究人員發(fā)現(xiàn)，一些化合物半導(dǎo)體材料適用于太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)化膜。CdS,CdTe；Ⅲ-V化合物半導(dǎo)體：GaAs,AIPInP等等；由這些半導(dǎo)體制成的薄膜太陽(yáng)能電池具有良好的光電轉(zhuǎn)換效率。具有梯度和多間隙的半導(dǎo)體材料可以擴(kuò)大太陽(yáng)能吸收光譜的范圍，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。使薄膜太陽(yáng)能電池具有廣闊的前景。在這些多種半導(dǎo)體材料中Cu(In,Ga)Se2它是一種性能優(yōu)異的太陽(yáng)能吸收材料。在此基礎(chǔ)上，可設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換效率明顯高于硅的薄膜太陽(yáng)能電池，光電轉(zhuǎn)換率為18%.

  使用壽命

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  太陽(yáng)能電池板由電池板、鋼化玻璃制成，EVA，TPT由于材料的決定，使用較好材料的制造商制造的電池板的使用壽命可達(dá)25年，但隨著環(huán)境的影響，太陽(yáng)能電池板的材料會(huì)隨著時(shí)間的推移而老化。一般來(lái)說(shuō)，20年功率下降30%，25年功率下降70%。

  制作流程

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  切片、清洗、制備絨面、周圍蝕刻、去除背面PN 結(jié)，上下電極，減反射膜，燒結(jié)，等10步。

  太陽(yáng)能電池具體生產(chǎn)工藝說(shuō)明

  (1) 切片:用多線切割，將硅棒切成方形硅片。

  （2） 清洗：用常規(guī)的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或堿）溶液將硅片表面切割損傷層除去30－50um。

  （3） 制備絨面：用堿溶液對(duì)硅片進(jìn)行各向異性腐蝕在硅片表面制備絨面。

  （4） 磷擴(kuò)散：采用涂布源（或液態(tài)源，或固態(tài)氮化磷片狀源）進(jìn)行擴(kuò)散，制成PN+結(jié)，結(jié)深一般為0.3－0.5um。

  （5） 周邊刻蝕：擴(kuò)散時(shí)在硅片周邊表面形成的擴(kuò)散層，會(huì)使電池上下電極短路，用掩蔽濕法腐蝕或等離子干法腐蝕去除周邊擴(kuò)散層。

  （6） 去除背面PN+結(jié)。常用濕法腐蝕或磨片法除去背面PN+結(jié)。

  （7） 制作上下電極：用真空蒸鍍、化學(xué)鍍鎳或鋁漿印刷燒結(jié)等工藝。先制作下電極，然后制作上電極。鋁漿印刷是大量采用的工藝方法。

  （8） 制作減反射膜：為了減少入反射損失，要在硅片表面上覆蓋一層減反射膜。制作減反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ，Al2O3 ，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。工藝方法可用真空鍍膜法、離子鍍膜法，濺射法、印刷法、PECVD法或噴涂法等。

  （9） 燒結(jié)：將電池芯片燒結(jié)于鎳或銅的底板上。

  （10）分檔：按規(guī)定參數(shù)規(guī)范，分類。

  方法

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  （1）由于太陽(yáng)能組件的輸出功率取決于太陽(yáng)輻照度和太陽(yáng)能電池溫度等因素，因此太陽(yáng)能電池組件的測(cè)量在標(biāo)準(zhǔn)條件下（STC）進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)條件定義為：

  大氣質(zhì)量AM1.5， 光照強(qiáng)度1000W/m2，溫度25℃。

  （2）開路電壓：用500W的鹵鎢燈，0～250V的交流變壓器，光強(qiáng)設(shè)定為3.8~4.0萬(wàn)LUX，燈與平臺(tái)的距離大約為15-20CM，直接值為開路電壓；

  （3）在該條件下，太陽(yáng)能電池組件所輸出的非常大功率稱為峰值功率，在很多情況下，組件的峰值功率通常用太陽(yáng)能模擬儀測(cè)定。影響太陽(yáng)能電池組件輸出性能的主要因素有以下幾點(diǎn)：

  1）負(fù)載阻抗

  2）日照強(qiáng)度

  3）溫度

  4）陰影

  檢測(cè)與維護(hù)

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  1、檢查電池板有無(wú)破損，要做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)更換。

  2、檢查電池板連接線及地線是否接觸良好，有無(wú)脫落現(xiàn)象。

  3、檢查匯流箱接線處是否有發(fā)熱現(xiàn)象。

  4、檢查電池板支架有無(wú)松動(dòng)和斷裂現(xiàn)象。

  5、檢查清理電池板周圍遮擋電池板的雜草。

  6、檢查電池板表面有無(wú)遮蓋物。

  7、檢查電池板表面上的鳥糞，必要時(shí)進(jìn)行清理。

  8、對(duì)電池板的清潔程度進(jìn)行鑒定。

  9、大風(fēng)天氣應(yīng)對(duì)電池板及支架進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

  10、大雪天應(yīng)對(duì)電池板進(jìn)行及時(shí)清理，避免電池板表面積雪凍冰。

  11、大雨應(yīng)檢查所有的防水密封是否良好，有無(wú)漏水現(xiàn)象。

  12、檢查是否有動(dòng)物進(jìn)入電站對(duì)電池板進(jìn)行破壞。

  13、冰雹天氣應(yīng)對(duì)電池板表面進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

  14、對(duì)電池板溫度進(jìn)行檢測(cè)，與環(huán)境溫度相比較進(jìn)行分析。

  15、對(duì)所檢查出來(lái)的問(wèn)題要要及時(shí)進(jìn)行處理，分析、總結(jié)。

  16、對(duì)每次檢查要做詳細(xì)的記錄，以便于以后的分析。

  17、做分析總結(jié)記錄并歸檔。

  新型開發(fā)

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  新型涂層

  美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院研究人員2008年開發(fā)出一種新型涂層，將其覆蓋在太陽(yáng)能電池板上能使后者的陽(yáng)光吸收率提高到96.2%，而普通太陽(yáng)能電池板的陽(yáng)光吸收率僅為70%左右。

  新涂層主要解決了兩個(gè)技術(shù)難題，一是幫助太陽(yáng)能電池板吸收幾乎全部的太陽(yáng)光譜，二是使太陽(yáng)能電池板吸收來(lái)自更大角度的太陽(yáng)光，從而提高了太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)光的效率。

  普通太陽(yáng)能電池板通常只能吸收部分太陽(yáng)光譜，而且通常只在吸收直射的太陽(yáng)光時(shí)工作效率較高，因此很多太陽(yáng)能裝置都配備自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，以保證太陽(yáng)能電池板始終與太陽(yáng)保持非常有利于吸收能量的角度。

  植物材料

  2013年2月18日，日本一個(gè)研究小組卻以木漿為原料，研發(fā)出一種新型太陽(yáng)能電池板，這種“紙糊的”太陽(yáng)能電池環(huán)保、廉價(jià)且超薄可彎曲，將來(lái)可能大有用武之地。

  為了保證透光率，通常太陽(yáng)能電池板使用透明的玻璃或塑料。大阪大學(xué)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究所副教授能木雅也率領(lǐng)的研究小組以木漿中的植物纖維為原料，通過(guò)壓縮加工，成功研發(fā)出厚度僅有15納米的透明材料，并以此為基板，將光電轉(zhuǎn)換有機(jī)材料和配線用壓力嵌入，從而制成紙質(zhì)太陽(yáng)能電池