研究人員開發(fā)出新式的塑料太陽能電池，以常見的食品添加劑取代有毒的鹵素溶劑，可望為制造這一類太陽能電池創(chuàng)造更環(huán)保的生產(chǎn)過程。

由美國北卡羅萊納州立大學(xué)(NorthCarolinaStateUniversity)和中國科學(xué)院(ChineseAcademyofSciences)聯(lián)手組成的研究團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出一種以半印刷式塑料制造的高效率太陽能電池。這種制造方式無需使用對(duì)環(huán)境有害的鹵素溶劑，而是采用一種對(duì)人體無毒無害的常見食品調(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，塑料太陽能電池——或稱有機(jī)太陽能電池，較目前更經(jīng)常制造與使用的矽基太陽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》(ChemistryMaterials)中。

“這些塑料太陽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：“他們也極其相容于工業(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能電池的化學(xué)結(jié)構(gòu)。北卡羅萊納州立大學(xué)和中國科學(xué)院的研究人員采用常見的化學(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。

長久以來，在太陽能電池的制造過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，在制造過程中使用這些溶劑才能確保太陽能電池的形態(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。

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

Ye說：“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)來研究太陽能電池的形態(tài)，他們發(fā)現(xiàn)采用o-MA的太陽能電池也表現(xiàn)出與鹵素溶劑生產(chǎn)的太陽能電池類似的形態(tài)、晶體特性以及元件性能。而且這種o-MA十分易于取得，不但無毒，而具有普通塑料太陽能電池材料“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)太陽能電池。刮刀涂布是一種使用玻璃刮刀將太陽能電池薄膜的薄層涂布在剛性或軟性基板的過程，而且這一制程還相容于大規(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，稍低于常用的太陽能電池。Ye說，研究人員計(jì)劃使用更具效率的材料持續(xù)進(jìn)行開發(fā)，使其于大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)達(dá)到超過10%轉(zhuǎn)換效率的目標(biāo)。

“從我們最近的測(cè)試結(jié)果來看，我們有信心可以在為裝置進(jìn)行最佳化后，讓類似的光電材料達(dá)到類似的性能。