南加州大学(USC:UniversityofSouthCalifornia)的科学家开发出一种潜在途径,可制成便宜、稳定的太阳能电池,电池所包含的纳米晶体非常小,呈现为一种液体油墨,可以涂刷打印在透明的表面上。
液体太阳能电池适用于载玻片。来源:南加州大学
这种太阳能纳米晶体大约4纳米大小,这意味着,一个针尖上可以容纳超过2500亿个这样的晶体,这种晶体漂浮在溶液中,这样,就像印刷报纸相同,也可以印刷太阳能电池,理查德L.布鲁奇(RichardL.Brutchey)说,他是南加州大学东希夫文学、艺术和科学学院(USCDornsifeCollegeofLetters,ArtsandSciences)化学助理教授。
布鲁奇和南加州大学博士后研究员大卫韦伯(DavidH.Webber)开发出一种新的表面涂层,用于这种纳米晶体,是采用半导体硒化镉(cadmiumselenide)制成。他们的研究已发表,被作为热点文章,2012年四月八日发表在无机化学国际期刊《道尔顿处理》(DaltonTransactions)上,题为《纳米晶体配位体交换1,2,3,4-噻三唑-5-巯基及其表面直接转化为硫氰酸》(Nanocrystalligandexchangewith1,2,3,4-thiatriazole-5-thiolateanditsfacileinsituconversiontothiocyanate)。
液体纳米晶体太阳能电池制造便宜,胜过现有的单晶硅片太阳能电池,但远远比不上后者的效率,就是把阳光转换成电力的效率。布鲁奇和韦伯解决了液体太阳能电池的一个关键问题:就是如何创造稳定的液体,同时也可以导电。
过去,有机配体分子附着到纳米晶体上,可保持稳定,同时防止它们粘在一起。这些分子也使晶体绝缘,这就使整个产品很难导电。
布鲁奇说,这一直是这个领域的一个真正的挑战。
布鲁奇和韦伯发现了一种人工合成的配体,不仅可以良地好稳定纳米晶体,而且实际上可以形成微小的桥链,连接纳米晶体,促进传送电流。
微小的太阳能纳米晶体会漂浮在溶液中,形成液体油墨。来源:南加州大学
采用相对低温的工艺,研究人员的这种方法也使太阳能电池可以印到塑料上,而不是玻璃上,这样也不会有任何熔化问题,可以制成柔性太阳能电池板,这样就可以改变形状,适应任何地方。
他们在继续进行研究,布鲁奇说,他计划研究纳米晶体,制作时采用其他材料,而不是镉,镉在商业应用中有局限性,因为它有毒。
布鲁奇说:虽然这项技术的商业化仍然要数年,但是,我们看到一个明确的途径,可以把它整合到下一代太阳能电池技术中,