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隨手一塗就能發電!太陽能塗料研究獲進展

來源:太陽能光伏發電 時間:2019-10-22  瀏覽次數:載入中...

            

     太陽能板製造過程繁雜,經過熔爐拉棒、芯片切片後,還要用酸性溶液、高溫來製造出深藍色的太陽能電池,不過隨著有機太陽能技術愈加成熟,未來或許隻要複塗一層太陽能電池“油漆”,就能讓任何物品發電。

      太陽能價格過去40年降幅高達99%,但新型太陽能塗料有望再次改變市場。美國堪薩斯大學物理學與天文學副教授Wai-Lun Chan表示,若太陽能塗料研發成功,就不需要用昂貴的設備製造太陽能電池,進一步降低太陽能技術成本。

      過去也有許多團隊著手研究太陽能電池塗料,像是美國水牛城大學2013年與澳洲墨爾本皇家理工大學在2017年都有推出相關成果,但皆因為電池難吸收光線而作罷,澳洲研究員更稱太陽能塗料是5年內不可能上市的產品。

      那麽要如何突破困境呢?一般晶體矽太陽能是種多層結構,由上下電極與P型、N型半導體等構成,當半導體吸收陽光時,PN結會產生電子電洞對(electron-hole pair),帶正電的電洞與帶負電的電子會分別向P型半導體與N型半導體移動,進而產生電流與電壓。

      而在有機太陽能設計中,主動層是把電子施體(donor)與電子受體(acceptor)兩種有機材料均勻混合而成,電極與半導體也都會溶解成液體狀態,需要先進行分層才能接線發電,除此之外,有機材料內部的電子也不會移動,因此許多電子缺少配對物“電洞”。

     根據堪薩斯大學團隊最新研究,他們發現2D半導體二硫化鉬的原子層可產生多個自由電子(Free Electrons),這些電子不會受缺少電洞影響,能在外電場的作用下發生定向運動,進而產生電流。

根據團隊發布在《Journal of American Chemical Society》的研究,目前已經研發出能用印刷製造、甚至變成特殊塗料的太陽能電池,除此之外,材料不僅便宜,還容易製造。Chan指出,未來科學家或許能用這概念,製造出能用來畫畫的太陽能技術。

      不過現在有機太陽能塗料還有許多進步空間,目前團隊尚未公布轉換效率或是相關原型,其他實驗室最高轉換效率也僅15%,更存在著耐用性、穩定性等問題,但若太陽能染料研發有成,原先就具有輕薄、低成本、易回收、可撓優勢的有機太陽能,將再添新戰力。

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