沙特研制出超薄无毒薄膜太阳能电池

  铟延展性、抗腐蚀、导电性表现都不错,被广泛应用在航天、医疗、电子工业,也价格昂贵。不过现在沙特阿拉伯科学家研发出不含铟的超薄太阳能,虽然效率比不上传统硅晶太阳能,但是可以采用喷涂制程与可挠基板,不论灵活性还是可塑性,都略胜一筹。根据实验,全新电池轻薄到能直接贴在肥皂泡泡上。

  在薄膜太阳能技术中,铜铟镓硒型(CIGS)太阳能转换效率最高,小面积电池效率已经达到20.3%,模块的效率也已达14%。只是共蒸镀及真空溅镀制程成本相当昂贵,目前科学家正努力研发出高转换效率、制造成本又低的薄膜太阳能电池。

  对此沙特阿拉伯阿布都拉国王科技大学(KAUST)科学家研发出一种可全喷涂印刷制造,不需要贵金属铟的太阳能电池。团队为太阳能电池调配出一款特殊的功能性油墨,其中喷墨印刷本身就是一门学问,需要克服墨盒与墨水之间的分子间作用力,才能从非常小的喷嘴喷射出小小滴的油墨,也要注意油墨能否顺利转变成干燥墨膜、薄膜成品质量等等。

  研究团队研发的电池电极为透明导电聚合物PEDOT:PSS,中间夹着一层有机太阳能材料、外层再涂上防水的聚对二甲苯,避免太阳能电池因为风吹雨淋受损。实际在玻璃基板上测试后,发现全新喷涂式太阳能电池的功率转换效率为4.73%。虽然效率没有很高,但已经打破过去最高的4.1%纪录,不过若是基板换成可挠式材料,效率会下降到3.6%。

  研究团队认为,虽然效率不高,但这种技术另有优势。喷墨印刷制程能多样化太阳能板设计,喷墨印刷可透过计算机辅助,将墨水准确地喷印于特定的位置上,制作出各式特殊元件,也同时具有节省原料、降低成本、不需开模等特性。

  另外,这种电池不含有毒且稀少的铟,新型太阳能电池也非常轻巧,团队为了展示全新的太阳能喷涂技术,还把超轻薄的太阳能电池贴在肥皂泡泡上。团队的研究主要目标为研发轻巧柔性、能在室内灯光下直接发电的太阳能板研究。因此团队指出,这种太阳能电池可以应用在小型传感器、穿戴式电子设备、电子皮肤、飞行器传感器或是生物传感器等,毕竟上述的设备发展都受限于电池大小。


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