由美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院連手組成的研究團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出一種以半印刷式塑料制造的高效率太陽(yáng)能電池。這種制造方式無(wú)需使用對(duì)環(huán)境有害的鹵素溶劑，而是采用一種對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害的常見(jiàn)食品調(diào)味料——鄰-甲基苯甲醚(o-MA)。

主導(dǎo)這項(xiàng)研究的北卡羅萊納州立大學(xué)物理系博士后研究員LongYe指出，塑料太陽(yáng)能電池——或稱(chēng)有機(jī)太陽(yáng)能電池，較目前更經(jīng)常制造與使用的硅基太陽(yáng)能電池具有更多的優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)研究細(xì)節(jié)已刊載于《化學(xué)材料》(Chemistry Materials)中。

“這些塑料太陽(yáng)能電池可以做得更環(huán)保、更豐富多彩、更靈活，而且成本也更低，”同時(shí)，他進(jìn)一步：“他們也極其兼容于工業(yè)規(guī)模的制造中，”一部份的原因在于他們能在開(kāi)放的環(huán)境下以室溫進(jìn)行制造。


圖中顯示半印刷式塑料太陽(yáng)能電池的化學(xué)結(jié)構(gòu)。北卡羅萊納州立大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院的研究人員采用常見(jiàn)的化學(xué)添加劑——o-MA，取代常用的鹵素溶劑，這種鹵素溶劑通常具有毒性且對(duì)環(huán)境有害。（來(lái)源：LongYe,North Carolina State University）

長(zhǎng)久以來(lái)，在太陽(yáng)能電池的制造過(guò)程中使用含鹵素的溶劑，一直是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用化的障礙之一。然而，在制造過(guò)程中使用這些溶劑才能確保太陽(yáng)能電池的形態(tài)或結(jié)構(gòu)，盡可能使其達(dá)到最高能效。此外，使用這種有害的化學(xué)物質(zhì)也需要在一個(gè)受控制的環(huán)境下進(jìn)行，徒增生產(chǎn)成本。

研究人員們一開(kāi)始開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能電池時(shí)也用了有毒的溶劑，后來(lái)才決定使用O-MA使其生產(chǎn)過(guò)程更安全且更環(huán)保。

Ye說(shuō)：“我們必須保護(hù)我們的健康和環(huán)境，因此想出了使用食品添加劑作為溶劑的想法。”

研究小組利用軟性X射線技術(shù)來(lái)研究太陽(yáng)能電池的形態(tài)，他們發(fā)現(xiàn)采用o-MA的太陽(yáng)能電池也表現(xiàn)出與鹵素溶劑生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池類(lèi)似的形態(tài)、晶體特性以及組件性能。而且這種o-MA十分易于取得，不但無(wú)毒，而具有普通塑料太陽(yáng)能電池材料“優(yōu)越”的溶解性能。

使用o-MA的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它讓研究人員可以用刮刀涂布法或在室溫下生產(chǎn)太陽(yáng)能電池。刮刀涂布是一種使用玻璃刮刀將太陽(yáng)能電池薄膜的薄層涂布在剛性或軟性基板的過(guò)程，而且這一制程還兼容于大規(guī)模的商用制造。

在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，電池的性能約可實(shí)現(xiàn)8.4%的效能，稍低于常用的太陽(yáng)能電池。Ye說(shuō)，研究人員計(jì)劃使用更具效率的材料持續(xù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使其于大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)達(dá)到超過(guò)10%轉(zhuǎn)換效率的目標(biāo)。

“從我們最近的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，我們有信心可以在為設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化后，讓類(lèi)似的光電材料達(dá)到類(lèi)似的性能。”