可以貼在肥皂泡泡上,科學家研製超薄無毒薄膜太陽能

新聞來源:可以貼在肥皂泡泡上,科學家研製超薄無毒薄膜太陽能


圖片來源:Emrod

銦延展性、抗腐蝕、導電性表現都不錯,被廣泛應用在航太、醫療、電子工業,也使得價位不親人,不過現在沙烏地阿拉伯科學家研發出不含銦的超薄太陽能,雖然效率比不上傳統矽晶太陽能,但是可以採用噴塗製程與可撓基板,不論靈活性還是可塑性,都略勝一籌,根據實驗,全新電池輕薄到能直接貼在泡泡上。

在薄膜太陽能技術中,銅銦鎵硒型(CIGS)太陽能轉換效率最高,小面積電池效率已經達到 20.3%,模組的效率也已達 14%,只是共蒸鍍及真空濺鍍製程成本相當昂貴,目前科學家正努力研發出高轉換效率、製造成本又低的薄膜太陽能電池。

對此沙烏地阿拉伯阿布都拉國王科技大學(KAUST)科學家研發出一種可全噴塗印刷製造,不需要貴金屬銦的太陽能電池,團隊為太陽能電池調配出一款特殊的功能性油墨(functional inks),其中噴墨印刷本身就是一門學問,需要克服墨盒與墨水之間的分子間作用力(Intermolecular force),才能從非常小的噴嘴噴射出小小滴的油墨,也要注意油墨能否順利轉變成乾燥墨膜、薄膜成品品質等等。

團隊研發的電池電極為透明導電聚合物 PEDOT:PSS ,中間夾著一層有機太陽能材料、外層再塗上防水的聚對二甲苯(parylene),避免太陽能電池因為風吹雨淋受損。實際在玻璃基板上測試後,發現全新噴塗式太陽能電池的功率轉換效率為 4.73%,雖然效率沒有很高,但已經打破過去最高的 4.1% 紀錄,不過若是基板換成可撓式材料,效率會下降到 3.6%。


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團隊認為,雖然效率不高,但這種技術另有優勢,噴墨印刷製程能多樣化太陽能板設計,噴墨印刷可透過電腦輔助,將墨水準確地噴印於特定的位置上,製作出各式特殊元件,也同時具有節省原料、降低成本、不需開模等特性。

另外,這種電池不含有毒且稀少的銦,新型太陽能電池也非常輕巧,團隊為了展示全新的太陽能噴塗技術,還把超輕薄的太陽能電池貼在肥皂泡泡上。團隊的研究主要目標為研發輕巧可撓、能在室內燈光下直接發電的太陽能板研究,因此團隊指出,這種太陽能電池可以應用在小型感測器、穿戴式電子設備、電子皮膚、飛行器感測器或是生物感測器等,畢竟上述的設備發展都受限於電池大小。

●參考資料

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