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噴塗式太陽能電池技術可望成真

上網時間: 2014年12月16日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:噴塗式  太陽能電池  膠狀量子點  IBM  多倫多大學 

產業界對噴塗式(spray-on)太陽能電池技術已經夢想了十年,現在 IBM 的加拿大研發中心──由包括多倫多大學(University of Toronto)在內之七所大學組成的聯盟──有可能已經發現了實現噴塗式太陽能技術的關鍵。IBM研究人員透露,噴塗式太陽能電池技術的秘密成分是膠狀量子點(colloidal quantum dots)。

IBM員工、目前以博士後研究員身分參與多倫多大學教授Ted Sargent所率領之團隊的Illlan Kramer表示:「膠狀量子點是懸浮在液相中的半導體奈米粒子,非常微小、肉眼不可見,但是能讓溶液看起來是黑色的,就像墨水一樣。當你有像這樣的材料,你就能盡情想像該怎麼將它們沉積到薄膜上──利用噴墨印刷、狹縫擠壓塗佈(slot die coating)或是噴塗方法。」他指出,研究團隊用油墨溶液以及噴塗霧滴尺寸的膠狀量子點,都達到了在接觸基板同時就幾乎乾燥的效果。

量子點在高亮度LED以及創新的窗戶內建太陽能電池中有越來越多應用,IBM的加拿大研發中心與多倫多大學相信,他們已經朝向利用量子點在本世紀實現噴塗式太陽能電池技術的道路前進。Kramer將新開發的製程技術叫做SprayLD,因為是採用原子層沉積(ALD)設備;他表示,團隊已經在平面玻璃基板、軟性塑膠基板以及半球形玻璃基板上嘗試過噴塗技術,而且利用以上三種基板都成功產出了具功能的元件。

其中平面玻璃基板是最符合大量生產應用的模擬方案,至於軟性基板以及半球型基板則是需要考量到可製造性;Kramer表示,若採用軟性基板,可以考慮採用像是印刷報紙那樣的卷軸式製程。至於透過半球型玻璃基板完成的概念驗證,研究團隊則設想出未來能直接將太陽能電池材料噴塗到非平面的物體表面上,例如飛機機翼或汽車擋泥板。

SprayLD技術能直接應用在不限形狀的幾乎各種表面上進行量產,Kramer的願景是利用卷軸式製程打造出能應用在各種表面的薄膜,例如陽台上的家具或是飛機機翼、汽車外殼等;接下來研究人員將進一步將該技術最佳化以提升效率。Kramer表示,目前研究團隊的噴塗式太陽能電池已經達成了8.1%的能源轉換效率,而他們將致力於將效率提升到10%的商業化應用的關鍵門檻。

Kramer指出:「我們正在持續改善其能源轉換效率,同時也試圖將製程升級到支援生產更大尺寸的太陽能電池;預期在5~10年內,人們就能在市場上看到採用該技術的太陽能電池。」IBM的加拿大研發中心是在2012年與七所大學合作成立,總投資金額為2.1億美元(其中IBM投資1.75億美元)。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Spray Solar Cells on Any Surface,by R. Colin Johnson)





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