可印刷的微型液體太陽(yáng)能電池在美國問(wèn)世
2012-04-27 08:55 來(lái)源：科技日報 責編：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定的液體太陽(yáng)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(huì )出版的國際無(wú)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定的液體太陽(yáng)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(huì )出版的國際無(wú)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(yáng)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(zhù)一個(gè)針頭上就可以放置2500億個(gè)，而且其也可以漂浮在液體溶液內。該研究的領(lǐng)導者、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(yáng)能電池。”
盡管與目前廣泛使用的單晶體硅晶圓太陽(yáng)能電池相比，液態(tài)納米晶體太陽(yáng)能電池的制造過(guò)程更加便宜，但其光電轉化效率要稍遜一籌。不過(guò)，在最新研究中，研究人員攻克了制造液體太陽(yáng)能電池面臨的關(guān)鍵問(wèn)題：如何制造出一種穩定且能導電的液體。
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(shí)也會(huì )將晶體隔絕起來(lái)，使整個(gè)系統的導電性能變得非常差。布切爾表示：“這一直是該領(lǐng)域面臨的主要挑戰。”
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定方面表現良好，而且，它們實(shí)際上也變身為細小的“橋梁”，將納米晶體連接起來(lái)并幫助它們傳輸電流。
另外，通過(guò)一個(gè)相對低溫、不需要進(jìn)行任何與熔化有關(guān)的過(guò)程，科學(xué)家們就可以將這種液體太陽(yáng)能電池印刷在塑料而非玻璃表面，最終得到一種柔性太陽(yáng)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(lái)他計劃使用其他材料而非有毒的鎘來(lái)制造納米晶體。他也指出：“盡管對這項技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)還要等上幾年，不過(guò)，他們已經(jīng)很清楚地看到，這項技術(shù)可以同下一代太陽(yáng)能電池技術(shù)完美地結合在一起。”
總編輯圈點(diǎn)：
不論這兩年來(lái)的全球光伏產(chǎn)業(yè)狀況如何，單純就技術(shù)路線(xiàn)而言，晶硅依舊牢牢地占據著(zhù)光伏江湖的龍頭地位，因此，一種基本屬于薄膜技術(shù)路線(xiàn)、能像印刷報紙一樣印刷的光伏電池技術(shù)，在現階段看起來(lái)，好比巨輪邊上飄搖的一只烏篷小船。不過(guò)，就像多年前也沒(méi)幾個(gè)人相信依靠太陽(yáng)可以發(fā)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(lái)的商業(yè)化前景或不可估量。畢竟，它在應用范圍上有著(zhù)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(wú)法企及的。
南加州大學(xué)科學(xué)家研制的這種太陽(yáng)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(zhù)一個(gè)針頭上就可以放置2500億個(gè)，而且其也可以漂浮在液體溶液內。該研究的領(lǐng)導者、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(yáng)能電池。”
盡管與目前廣泛使用的單晶體硅晶圓太陽(yáng)能電池相比，液態(tài)納米晶體太陽(yáng)能電池的制造過(guò)程更加便宜，但其光電轉化效率要稍遜一籌。不過(guò)，在最新研究中，研究人員攻克了制造液體太陽(yáng)能電池面臨的關(guān)鍵問(wèn)題：如何制造出一種穩定且能導電的液體。
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(shí)也會(huì )將晶體隔絕起來(lái)，使整個(gè)系統的導電性能變得非常差。布切爾表示：“這一直是該領(lǐng)域面臨的主要挑戰。”
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定方面表現良好，而且，它們實(shí)際上也變身為細小的“橋梁”，將納米晶體連接起來(lái)并幫助它們傳輸電流。
另外，通過(guò)一個(gè)相對低溫、不需要進(jìn)行任何與熔化有關(guān)的過(guò)程，科學(xué)家們就可以將這種液體太陽(yáng)能電池印刷在塑料而非玻璃表面，最終得到一種柔性太陽(yáng)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(lái)他計劃使用其他材料而非有毒的鎘來(lái)制造納米晶體。他也指出：“盡管對這項技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)還要等上幾年，不過(guò)，他們已經(jīng)很清楚地看到，這項技術(shù)可以同下一代太陽(yáng)能電池技術(shù)完美地結合在一起。”
總編輯圈點(diǎn)：
不論這兩年來(lái)的全球光伏產(chǎn)業(yè)狀況如何，單純就技術(shù)路線(xiàn)而言，晶硅依舊牢牢地占據著(zhù)光伏江湖的龍頭地位，因此，一種基本屬于薄膜技術(shù)路線(xiàn)、能像印刷報紙一樣印刷的光伏電池技術(shù)，在現階段看起來(lái)，好比巨輪邊上飄搖的一只烏篷小船。不過(guò)，就像多年前也沒(méi)幾個(gè)人相信依靠太陽(yáng)可以發(fā)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(lái)的商業(yè)化前景或不可估量。畢竟，它在應用范圍上有著(zhù)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(wú)法企及的。
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