噴墨打印太陽(yáng)能電池制造技術(shù)

據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)的工程師們首次找到了一種方法：使用噴墨打印技術(shù)成功地制造出了cigs（銅銦鎵硒）薄膜太陽(yáng)能電池，新方法使原材料浪費(fèi)減少了90%，并通過(guò)使用一些富有潛力的化合物，顯著降低了太陽(yáng)能電池的制造成本。有關(guān)專家表示，借助該項(xiàng)技術(shù)，科學(xué)家最終能制造出性能極佳、能被快速制造、成本超低的薄膜太陽(yáng)能電子設(shè)備。
該研究發(fā)表在專業(yè)雜志《太陽(yáng)能材料和太陽(yáng)能電池》上，科學(xué)家們也為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專利。盡管現(xiàn)在研制出的太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化率僅為5%，需要近一步的研究來(lái)加以提高，但科學(xué)家們相信，該研究最終將引出新一代的太陽(yáng)能技術(shù)。
俄勒岡州立大學(xué)化學(xué)、生物學(xué)和環(huán)境工程系的教授張志宏（音譯）表示：“這項(xiàng)技術(shù)極富潛力，有望成為太陽(yáng)能領(lǐng)域重要的新技術(shù)。迄今為止，還沒(méi)有一個(gè)人使用噴墨技術(shù)制造出能工作的cigs太陽(yáng)能設(shè)備。”
張志宏解釋道，新技術(shù)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能顯著減少材料的浪費(fèi)。最新技術(shù)并不會(huì)使用昂貴的氣相淀積法將化合物沉積在基座上——這種方法會(huì)造成原材料的大量浪費(fèi)；噴墨技術(shù)不僅可以制造出精確的圖樣，而且浪費(fèi)很少。
另外，最新方法使用了一種極有潛力的化合物黃銅礦——也被稱為cigs（銅銦鎵硒），cigs能大大提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率。一層黃銅礦僅為一到二微米厚，然而，它從光子那兒捕捉的能量幾乎與由硅制成的50微米厚的材料相媲美。
最新研究中，科學(xué)家們制造出了一種墨水，使用噴墨方法，能將黃銅礦印刷在基座上，能源轉(zhuǎn)化效率約為5%。科學(xué)家們表示，從理論上來(lái)講，他們可以獲得12%的轉(zhuǎn)化效率，這樣，就可以制造出進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池。
科學(xué)家們也和該校化學(xué)工程系副教授格雷格·赫爾曼合作，研究了其他也能夠被應(yīng)用于噴墨技術(shù)的化合物，其成本甚至更低。
許多制造太陽(yáng)能電池的方法要么非常耗時(shí)，要么需要使用昂貴的真空裝置或有毒的化合物。俄勒岡州立大學(xué)的科學(xué)家正著手消除這些障礙并研制出成本更低、更環(huán)保的太陽(yáng)能技術(shù)。他們表示，最新技術(shù)或許會(huì)孵化出很多新興企業(yè)，提供大量就業(yè)崗位。如果制造成本能持續(xù)走低，其他障礙被一一攻破，終有一天，人們甚至能制造出可以直接整合進(jìn)屋頂材料中的太陽(yáng)能電池，讓太陽(yáng)能電池真正“飛入尋常百姓家”。
張志宏總結(jié)道：“總而言之，我們研究出了一種簡(jiǎn)單、快捷、直接的、基于溶液的沉積過(guò)程來(lái)制造高質(zhì)量的cigs太陽(yáng)能電池的方法，通過(guò)控制低成本金屬鹽前體化合物在分子層面的結(jié)構(gòu)，可以方便地獲得安全、簡(jiǎn)單、在空氣中穩(wěn)定的墨水。”


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