可印刷的微型液體太陽能電池在美國問世
2012-04-27 08:55 來源：科技日報 責編：王岑
- 摘要：
- 美國科學家表示，他們最新研制出了一種便宜且穩定的液體太陽能電池。這種由納米晶體制成的電池“體形非常嬌小”，因而能以液體墨水的形式存在，可印刷或者涂抹在干凈基底的表面。最新研究發表在英國皇家化學學會出版的國際無機化學期刊《道爾頓匯刊》上。
【CPP114】訊：美國科學家表示，他們最新研制出了一種便宜且穩定的液體太陽能電池。這種由納米晶體制成的電池“體形非常嬌小”，因而能以液體墨水的形式存在，可印刷或者涂抹在干凈基底的表面。最新研究發表在英國皇家化學學會出版的國際無機化學期刊《道爾頓匯刊》上。
南加州大學科學家研制的這種太陽能電池使用的納米晶體由半導體硒化鎘制成，其大小約為4納米，這意味著一個針頭上就可以放置2500億個，而且其也可以漂浮在液體溶液內。該研究的領導者、南加州大學文理學院化學副教授理查德·布切爾表示：“就像印刷報紙一樣，我們也可以印刷太陽能電池。”
盡管與目前廣泛使用的單晶體硅晶圓太陽能電池相比，液態納米晶體太陽能電池的制造過程更加便宜，但其光電轉化效率要稍遜一籌。不過，在最新研究中，研究人員攻克了制造液體太陽能電池面臨的關鍵問題：如何制造出一種穩定且能導電的液體。
以前，科學家們需要讓有機配位體分子依附在納米晶體之上，以讓納米晶體保持穩定并預防二者相互黏連在一起。但這些有機配位體分子同時也會將晶體隔絕起來，使整個系統的導電性能變得非常差。布切爾表示：“這一直是該領域面臨的主要挑戰。”
為此，布切爾和南加州大學的博士后研究員戴維·韋伯為這種納米晶體研發出了一種新的表面涂層。這種新的合成配位體不僅在使納米晶體穩定方面表現良好，而且，它們實際上也變身為細小的“橋梁”，將納米晶體連接起來并幫助它們傳輸電流。
另外，通過一個相對低溫、不需要進行任何與熔化有關的過程，科學家們就可以將這種液體太陽能電池印刷在塑料而非玻璃表面，最終得到一種柔性太陽能電池板，其形狀可以隨需而變安裝在任何地方。
布切爾表示，接下來他計劃使用其他材料而非有毒的鎘來制造納米晶體。他也指出：“盡管對這項技術進行商業化生產還要等上幾年，不過，他們已經很清楚地看到，這項技術可以同下一代太陽能電池技術完美地結合在一起。”
總編輯圈點：
不論這兩年來的全球光伏產業狀況如何，單純就技術路線而言，晶硅依舊牢牢地占據著光伏江湖的龍頭地位，因此，一種基本屬于薄膜技術路線、能像印刷報紙一樣印刷的光伏電池技術，在現階段看起來，好比巨輪邊上飄搖的一只烏篷小船。不過，就像多年前也沒幾個人相信依靠太陽可以發電一樣，液體光伏電池如果能夠持續像今番這樣突破材料、結構和光電轉化效率方面的難題，未來的商業化前景或不可估量。畢竟，它在應用范圍上有著晶硅電池所不具備的廣泛性與靈活性，而天然的成本優勢，更是后者努力良久亦無法企及的。
南加州大學科學家研制的這種太陽能電池使用的納米晶體由半導體硒化鎘制成，其大小約為4納米，這意味著一個針頭上就可以放置2500億個，而且其也可以漂浮在液體溶液內。該研究的領導者、南加州大學文理學院化學副教授理查德·布切爾表示：“就像印刷報紙一樣，我們也可以印刷太陽能電池。”
盡管與目前廣泛使用的單晶體硅晶圓太陽能電池相比，液態納米晶體太陽能電池的制造過程更加便宜，但其光電轉化效率要稍遜一籌。不過，在最新研究中，研究人員攻克了制造液體太陽能電池面臨的關鍵問題：如何制造出一種穩定且能導電的液體。
以前，科學家們需要讓有機配位體分子依附在納米晶體之上，以讓納米晶體保持穩定并預防二者相互黏連在一起。但這些有機配位體分子同時也會將晶體隔絕起來，使整個系統的導電性能變得非常差。布切爾表示：“這一直是該領域面臨的主要挑戰。”
為此，布切爾和南加州大學的博士后研究員戴維·韋伯為這種納米晶體研發出了一種新的表面涂層。這種新的合成配位體不僅在使納米晶體穩定方面表現良好，而且，它們實際上也變身為細小的“橋梁”，將納米晶體連接起來并幫助它們傳輸電流。
另外，通過一個相對低溫、不需要進行任何與熔化有關的過程，科學家們就可以將這種液體太陽能電池印刷在塑料而非玻璃表面，最終得到一種柔性太陽能電池板，其形狀可以隨需而變安裝在任何地方。
布切爾表示，接下來他計劃使用其他材料而非有毒的鎘來制造納米晶體。他也指出：“盡管對這項技術進行商業化生產還要等上幾年，不過，他們已經很清楚地看到，這項技術可以同下一代太陽能電池技術完美地結合在一起。”
總編輯圈點：
不論這兩年來的全球光伏產業狀況如何，單純就技術路線而言，晶硅依舊牢牢地占據著光伏江湖的龍頭地位，因此，一種基本屬于薄膜技術路線、能像印刷報紙一樣印刷的光伏電池技術，在現階段看起來，好比巨輪邊上飄搖的一只烏篷小船。不過，就像多年前也沒幾個人相信依靠太陽可以發電一樣，液體光伏電池如果能夠持續像今番這樣突破材料、結構和光電轉化效率方面的難題，未來的商業化前景或不可估量。畢竟，它在應用范圍上有著晶硅電池所不具備的廣泛性與靈活性，而天然的成本優勢，更是后者努力良久亦無法企及的。
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