如果说使用喷墨打印机可以打印文件、照片,制作个性化的贺年卡,那么活用喷墨打印的原理能做成什么,就取决于你的想象力了。这不,美国科学家往纸上打印的是太阳能电池。
将太阳能电池打印到纸上
美国麻省理工学院的科学家将制造太阳能电池不可或缺的2层有机半导体材料融合到一种碳基颜料中,然后用喷墨打印的方法将一张纸完全覆盖,使它立马成为太阳能电池材料。这项技术的突破之处在于采用了合适的纳米材料,以及对涂抹过程的精密控制。
麻省理工和意大利Eni石油公司共同成立的太阳能前沿研究中心的主任布洛维克说,这是太阳能电池第一次覆盖到纸张上,也预示着能在多种类型的基体上部署,包括柔性塑料和金属箔;而喷涂成太阳能电池的流程在室温下就可以完成。打印法也有望降低太阳能电池板的重量。
这个中心的研究焦点是“量子点”——只有几纳米大小的极小晶体(人头发的直径约5-10万纳米)。研究人员通过计算机审视纳米材料的物理表面,观察量子点等,选择制作量子点太阳能电池的理想材料。比如,有的样品显示确定的结构,提示它以后能自组装成希望要的形状。通过试用不同的材料、不同的尺寸,能对量子点能吸收的光的颜色进行优选。这些都为寻求廉价太阳能电池提供了线索。
实验室的主要设备是“用于薄膜纳米结构的整合材料生长系统”。研究人员借助它能测试部署数层半导体材料的不同制造技术,包括气相沉积、溅射沉积,还有我们所说的打印。对薄膜太阳能电池的成本而言,制造流程效率的提升和时间的缩短至关重要。
该技术现在处于研究阶段,打印成的电池将日光转换成电力的效率为1.5%-2%,我们不能期待明天就看到太阳能发电的革命。“从发明到商业化通常需要10年时间。眼下实验室的许多技术大致在5-7年开发周期头3年的水平。”不过布洛维克看好未来,“要是太阳能电池板普及到用射钉枪就能安装,那就有可观的价值。如果美国国土的0.3%用效率为10%的光伏电池覆盖,那么所利用的太阳能是美国能量需求的3倍,其中还算上了应势而转成电力驱动的车辆。”
2009年10月,奥巴马总统到麻省理工学院时访问了这个由国家科学基金部分赞助的太阳能实验室,还在一台设备上即兴题字“干得好”!
