你知道可印刷的微型液体太阳能电池吗？研究将攻克制造液体太阳能电池的关键问题！
来源：宝鄂实业
2019-04-21 22:28
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据物理学家组织网报道，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。”
来自加州大学伯克利分校研究人员发现，太阳能电池的设计如果加入类似发光器件(如LED)可产生最大量的能量。
“我们证明到，太阳能电池发光光子越好，其发出能量的电压和效率也就越高，”加州大学伯克利分校电气工程教授首席研究员EliYablonovitch表示。
避免电池片内的“丢失”光子
最近，Yablonovitch和他的同事们试图了解为什么在理论极限与他们已经研究出所达到的极限之间会存在如此大的差距。他们遇到了一个相对简单的，可能有悖常理，基于对光线吸收和散发之间的数学联系的解决方案。
根据研究小组研究，设计让太阳能电池发出光-可以使光子不会在电池片内“丢失”-对于提高太阳能电池产生的电压有自然效果。
原型效率从26%提高跃至28.3%
Yablonovitch共同创办的阿尔塔设备，使用了新概念，创建出一个用砷化镓(GaAs)-一种经常使用于卫星的电池片材料，原型太阳能电池。原型打破了世界纪录，效率从26%提高到28.3%。
Yablonovitch预计，研究人员将在未来几年内能够实现效率接近30%。伯克利分校的团队将于2012年5月6日至5月11日在加利福尼亚州圣约瑟市举行的镭射和电光学会议上展示其发现成果。
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。”
来自加州大学伯克利分校研究人员发现，太阳能电池的设计如果加入类似发光器件(如LED)可产生最大量的能量。
“我们证明到，太阳能电池发光光子越好，其发出能量的电压和效率也就越高，”加州大学伯克利分校电气工程教授首席研究员EliYablonovitch表示。
避免电池片内的“丢失”光子
最近，Yablonovitch和他的同事们试图了解为什么在理论极限与他们已经研究出所达到的极限之间会存在如此大的差距。他们遇到了一个相对简单的，可能有悖常理，基于对光线吸收和散发之间的数学联系的解决方案。
根据研究小组研究，设计让太阳能电池发出光-可以使光子不会在电池片内“丢失”-对于提高太阳能电池产生的电压有自然效果。
原型效率从26%提高跃至28.3%
Yablonovitch共同创办的阿尔塔设备，使用了新概念，创建出一个用砷化镓(GaAs)-一种经常使用于卫星的电池片材料，原型太阳能电池。原型打破了世界纪录，效率从26%提高到28.3%。
Yablonovitch预计，研究人员将在未来几年内能够实现效率接近30%。伯克利分校的团队将于2012年5月6日至5月11日在加利福尼亚州圣约瑟市举行的镭射和电光学会议上展示其发现成果。
