喷墨打印技术造出廉价太阳能电池

2011-6-30 17:33 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网6月28日报道,美国俄勒冈州立大学的工程师们首次找到了一种方法:使用喷墨打印技术成功地制造出了CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池,新方法使原材料浪费减少了90%,并通过使用一些富有潜力的化合物,显著降低了太阳能电池的制造成本。有关专家表示,借助该项技术,科学家最终能制造出性能极佳、能被快速制造、成本超低的薄膜太阳能电子设备。

  该研究发表在专业杂志《太阳能材料和太阳能电池》上,科学家们也为这项技术申请了专利。尽管现在研制出的太阳能电池的转化率仅为5%,需要近一步的研究来加以提高,但科学家们相信,该研究最终将引出新一代的太阳能技术。

  俄勒冈州立大学化学、生物学和环境工程系的教授张志宏(音译)表示:“这项技术极富潜力,有望成为太阳能领域重要的新技术。迄今为止,还没有一个人使用喷墨技术制造出能工作的CIGS太阳能设备。”

  张志宏解释道,新技术的一个优势是能显著减少材料的浪费。最新技术并不会使用昂贵的气相淀积法将化合物沉积在基座上——这种方法会造成原材料的大量浪费;喷墨技术不仅可以制造出精确的图样,而且浪费很少。

  另外,最新方法使用了一种极有潜力的化合物黄铜矿——也被称为CIGS(铜铟镓硒),CIGS能大大提高太阳能转换效率。一层黄铜矿仅为一到二微米厚,然而,它从光子那儿捕捉的能量几乎与由硅制成的50微米厚的材料相媲美。

  最新研究中,科学家们制造出了一种墨水,使用喷墨方法,能将黄铜矿印刷在基座上,能源转化效率约为5%。科学家们表示,从理论上来讲,他们可以获得12%的转化效率,这样,就可以制造出进行商业化生产的太阳能电池。

  科学家们也和该校化学工程系副教授格雷格·赫尔曼合作,研究了其他也能够被应用于喷墨技术的化合物,其成本甚至更低。

  许多制造太阳能电池的方法要么非常耗时,要么需要使用昂贵的真空装置或有毒的化合物。俄勒冈州立大学的科学家正着手消除这些障碍并研制出成本更低、更环保的太阳能技术。他们表示,最新技术或许会孵化出很多新兴企业,提供大量就业岗位。如果制造成本能持续走低,其他障碍被一一攻破,终有一天,人们甚至能制造出可以直接整合进屋顶材料中的太阳能电池,让太阳能电池真正“飞入寻常百姓家”。

  张志宏总结道:“总而言之,我们研究出了一种简单、快捷、直接的、基于溶液的沉积过程来制造高质量的CIGS太阳能电池的方法,通过控制低成本金属盐前体化合物在分子层面的结构,可以方便地获得安全、简单、在空气中稳定的墨水。”