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(zé)編：王岑
- 摘要：
- 美國科學(xué)家表示，他們最新研制出了一種便宜且穩(wěn)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(fā)表在英國皇家化學(xué)學(xué)會出版的國際無機化學(xué)期刊《道爾頓匯刊》上。
【CPP114】訊：美國科學(xué)家表示，他們最新研制出了一種便宜且穩(wěn)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(fā)表在英國皇家化學(xué)學(xué)會出版的國際無機化學(xué)期刊《道爾頓匯刊》上。
南加州大學(xué)科學(xué)家研制的這種太陽能電池使用的納米晶體由半導(dǎo)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(nèi)。該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、南加州大學(xué)文理學(xué)院化學(xué)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(tài)納米晶體太陽能電池的制造過程更加便宜，但其光電轉(zhuǎn)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(guān)鍵問題：如何制造出一種穩(wěn)定且能導(dǎo)電的液體。
以前，科學(xué)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(wěn)定并預(yù)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(tǒng)的導(dǎo)電性能變得非常差。布切爾表示：“這一直是該領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)。”
為此，布切爾和南加州大學(xué)的博士后研究員戴維·韋伯為這種納米晶體研發(fā)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(wěn)定方面表現(xiàn)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(guān)的過程，科學(xué)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(shù)進行商業(yè)化生產(chǎn)還要等上幾年，不過，他們已經(jīng)很清楚地看到，這項技術(shù)可以同下一代太陽能電池技術(shù)完美地結(jié)合在一起。”
總編輯圈點：
不論這兩年來的全球光伏產(chǎn)業(yè)狀況如何，單純就技術(shù)路線而言，晶硅依舊牢牢地占據(jù)著光伏江湖的龍頭地位，因此，一種基本屬于薄膜技術(shù)路線、能像印刷報紙一樣印刷的光伏電池技術(shù)，在現(xiàn)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(fā)電一樣，液體光伏電池如果能夠持續(xù)像今番這樣突破材料、結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)化效率方面的難題，未來的商業(yè)化前景或不可估量。畢竟，它在應(yīng)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(yōu)勢，更是后者努力良久亦無法企及的。
南加州大學(xué)科學(xué)家研制的這種太陽能電池使用的納米晶體由半導(dǎo)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(nèi)。該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、南加州大學(xué)文理學(xué)院化學(xué)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(tài)納米晶體太陽能電池的制造過程更加便宜，但其光電轉(zhuǎn)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(guān)鍵問題：如何制造出一種穩(wěn)定且能導(dǎo)電的液體。
以前，科學(xué)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(wěn)定并預(yù)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(tǒng)的導(dǎo)電性能變得非常差。布切爾表示：“這一直是該領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)。”
為此，布切爾和南加州大學(xué)的博士后研究員戴維·韋伯為這種納米晶體研發(fā)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(wěn)定方面表現(xiàn)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(guān)的過程，科學(xué)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(shù)進行商業(yè)化生產(chǎn)還要等上幾年，不過，他們已經(jīng)很清楚地看到，這項技術(shù)可以同下一代太陽能電池技術(shù)完美地結(jié)合在一起。”
總編輯圈點：
不論這兩年來的全球光伏產(chǎn)業(yè)狀況如何，單純就技術(shù)路線而言，晶硅依舊牢牢地占據(jù)著光伏江湖的龍頭地位，因此，一種基本屬于薄膜技術(shù)路線、能像印刷報紙一樣印刷的光伏電池技術(shù)，在現(xiàn)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(fā)電一樣，液體光伏電池如果能夠持續(xù)像今番這樣突破材料、結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)化效率方面的難題，未來的商業(yè)化前景或不可估量。畢竟，它在應(yīng)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(yōu)勢，更是后者努力良久亦無法企及的。
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