美國馬里蘭圣瑪麗大學的一個研究團隊近來研發了一種新技術，即通過無機納米晶油墨沉積法制作了新一代的太陽能電池，并有望在此基礎上研發出商業化的自噴涂式太陽能電池。

圖注：無機納米晶油墨沉積法制作新一代的太陽能電池

　　早在2014年，馬里蘭大學能源研究專家Townsend教授在 Physical Chemistry Chemical Physics 上發表文章，首次介紹了這種無機光伏技術。

　　盡管有機薄膜在光伏中的應用發展迅速，但無機材料憑借其寬廣的光譜吸收范圍以及優良的導電性能，一直保持著效率的最高記錄。在獲取電力時，無機相比有機來說，具有更高的效率和更低的成本。Townsend在2014年的研究當中，結合了無機材料，利用無機基材來制造太陽能電池，使得能夠在塊體下不斷增強的熱光穩定性。

　　然而與有機材料相比，無機材料最大的劣勢就是很難從溶液中沉積。為了克服這一難題，Towmsend 在納米尺寸下進行了材料的合成。將無機納米晶包裹在一個有機配體殼中并溶于有機溶劑,這樣可使其沉積在溶液中，而傳統的無機材料需要高溫真空腔體。太陽能設備是由納米粒子油墨的光吸收層制備而成,在碲化鎘/硒化鎘上方和下方均覆蓋一層金屬油墨。這樣，整個設備就可以輕松建立在非導電玻璃上。

　　無機納米晶最顯著的挑戰就是必須經歷退火或者加熱來形成足夠驅動設備的塊體尺寸。Townsend 最近與海軍研究人員正在探究這一過程。

　　據Townsend分析，當噴涂這些納米晶時，必須加熱它們，但又不能僅僅加熱晶體本身,因此需要添加燒結劑。而在過去的40年里,人們將有毒鹽氯化鎘用于商業薄膜設備中。到現在為止，沒人為納米油墨設備研究新的無毒替代品,因此Townsend研究團隊想要探索燒結過程的機制，以期能夠得到更安全的替代鹽。

　　Townsend發表的論文上最新研究提出,氯化銨是一種無毒、廉價的可替代氯化鎘的燒結劑，在測試了很多鹽后得到了這個結論。并且銨鹽所要求的環境遠沒有隔鹽那樣苛刻。

　　這項成果促使奧巴馬政府在七月份宣布，將投入更多的太陽能面板到低收入家庭，并且逐漸擴大到為租房者提供太陽能能源，承諾到2030年美國的電力20%來自于新能源。

　　Townsend說：“目前，不是每個人都能享受太陽能科技。”但其課題組的理想目標是讓電池的組裝和搭建變得足夠廉價，廉價到每個人可以到當地的商店購買，然后自己噴涂到屋頂上。因此Townsend計劃是提升無機納米晶太陽能電池的效率(目前是5%)，并且使用完全無毒的成分來制備。

　　該研究成果已經發表在 Journal of Materials Chemistry A 上。論文地址：http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2014/CP/C4CP02403F

 

責任編輯：田雙

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