可印刷的微型液体太阳能电池在美国问世
2012-04-27 08:55:56.0 来源：科技日报 责编：王岑
- 摘要：
- 美国科学家表示，他们最新研制出了一种便宜且稳定的液体太阳能电池。这种由纳米晶体制成的电池“体形非常娇小”，因而能以液体墨水的形式存在，可印刷或者涂抹在干净基底的表面。最新研究发表在英国皇家化学学会出版的国际无机化学期刊《道尔顿汇刊》上。
【CPP114】讯：美国科学家表示，他们最新研制出了一种便宜且稳定的液体太阳能电池。这种由纳米晶体制成的电池“体形非常娇小”，因而能以液体墨水的形式存在，可印刷或者涂抹在干净基底的表面。最新研究发表在英国皇家化学学会出版的国际无机化学期刊《道尔顿汇刊》上。
南加州大学科学家研制的这种太阳能电池使用的纳米晶体由半导体硒化镉制成，其大小约为4纳米，这意味着一个针头上就可以放置2500亿个，而且其也可以漂浮在液体溶液内。该研究的领导者、南加州大学文理学院化学副教授理查德·布切尔表示：“就像印刷报纸一样，我们也可以印刷太阳能电池。”
尽管与目前广泛使用的单晶体硅晶圆太阳能电池相比，液态纳米晶体太阳能电池的制造过程更加便宜，但其光电转化效率要稍逊一筹。不过，在最新研究中，研究人员攻克了制造液体太阳能电池面临的关键问题：如何制造出一种稳定且能导电的液体。
以前，科学家们需要让有机配位体分子依附在纳米晶体之上，以让纳米晶体保持稳定并预防二者相互黏连在一起。但这些有机配位体分子同时也会将晶体隔绝起来，使整个系统的导电性能变得非常差。布切尔表示：“这一直是该领域面临的主要挑战。”
为此，布切尔和南加州大学的博士后研究员戴维·韦伯为这种纳米晶体研发出了一种新的表面涂层。这种新的合成配位体不仅在使纳米晶体稳定方面表现良好，而且，它们实际上也变身为细小的“桥梁”，将纳米晶体连接起来并帮助它们传输电流。
另外，通过一个相对低温、不需要进行任何与熔化有关的过程，科学家们就可以将这种液体太阳能电池印刷在塑料而非玻璃表面，最终得到一种柔性太阳能电池板，其形状可以随需而变安装在任何地方。
布切尔表示，接下来他计划使用其他材料而非有毒的镉来制造纳米晶体。他也指出：“尽管对这项技术进行商业化生产还要等上几年，不过，他们已经很清楚地看到，这项技术可以同下一代太阳能电池技术完美地结合在一起。”
总编辑圈点：
不论这两年来的全球光伏产业状况如何，单纯就技术路线而言，晶硅依旧牢牢地占据着光伏江湖的龙头地位，因此，一种基本属于薄膜技术路线、能像印刷报纸一样印刷的光伏电池技术，在现阶段看起来，好比巨轮边上飘摇的一只乌篷小船。不过，就像多年前也没几个人相信依靠太阳可以发电一样，液体光伏电池如果能够持续像今番这样突破材料、结构和光电转化效率方面的难题，未来的商业化前景或不可估量。毕竟，它在应用范围上有着晶硅电池所不具备的广泛性与灵活性，而天然的成本优势，更是后者努力良久亦无法企及的。
南加州大学科学家研制的这种太阳能电池使用的纳米晶体由半导体硒化镉制成，其大小约为4纳米，这意味着一个针头上就可以放置2500亿个，而且其也可以漂浮在液体溶液内。该研究的领导者、南加州大学文理学院化学副教授理查德·布切尔表示：“就像印刷报纸一样，我们也可以印刷太阳能电池。”
尽管与目前广泛使用的单晶体硅晶圆太阳能电池相比，液态纳米晶体太阳能电池的制造过程更加便宜，但其光电转化效率要稍逊一筹。不过，在最新研究中，研究人员攻克了制造液体太阳能电池面临的关键问题：如何制造出一种稳定且能导电的液体。
以前，科学家们需要让有机配位体分子依附在纳米晶体之上，以让纳米晶体保持稳定并预防二者相互黏连在一起。但这些有机配位体分子同时也会将晶体隔绝起来，使整个系统的导电性能变得非常差。布切尔表示：“这一直是该领域面临的主要挑战。”
为此，布切尔和南加州大学的博士后研究员戴维·韦伯为这种纳米晶体研发出了一种新的表面涂层。这种新的合成配位体不仅在使纳米晶体稳定方面表现良好，而且，它们实际上也变身为细小的“桥梁”，将纳米晶体连接起来并帮助它们传输电流。
另外，通过一个相对低温、不需要进行任何与熔化有关的过程，科学家们就可以将这种液体太阳能电池印刷在塑料而非玻璃表面，最终得到一种柔性太阳能电池板，其形状可以随需而变安装在任何地方。
布切尔表示，接下来他计划使用其他材料而非有毒的镉来制造纳米晶体。他也指出：“尽管对这项技术进行商业化生产还要等上几年，不过，他们已经很清楚地看到，这项技术可以同下一代太阳能电池技术完美地结合在一起。”
总编辑圈点：
不论这两年来的全球光伏产业状况如何，单纯就技术路线而言，晶硅依旧牢牢地占据着光伏江湖的龙头地位，因此，一种基本属于薄膜技术路线、能像印刷报纸一样印刷的光伏电池技术，在现阶段看起来，好比巨轮边上飘摇的一只乌篷小船。不过，就像多年前也没几个人相信依靠太阳可以发电一样，液体光伏电池如果能够持续像今番这样突破材料、结构和光电转化效率方面的难题，未来的商业化前景或不可估量。毕竟，它在应用范围上有着晶硅电池所不具备的广泛性与灵活性，而天然的成本优势，更是后者努力良久亦无法企及的。
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