隨手一涂就能發(fā)電 太陽能染料研究獲進展
太陽能價格過去40年降幅高達99%，但新型太陽能涂料有望再次改變市場。美國堪薩斯大學物理學與天文學副教授Wai-Lun Chan表示，若太陽能涂料研發(fā)成功，就不需要用昂貴的設備制造太陽能電池，進一步降低太陽能技術成本。
過去也有許多團隊著手研究太陽能電池涂料，像是美國水牛城大學2013年與澳洲墨爾本皇家理工大學在2017年都有推出相關成果，但皆因為電池難吸收光線而作罷，澳洲研究員更稱太陽能涂料是5年內(nèi)不可能上市的產(chǎn)品。
那么要如何突破困境呢？一般晶體硅太陽能是種多層結構，由上下電極與P型、N型半導體等構成，當半導體吸收陽光時，PN結會產(chǎn)生電子電洞對（electron-hole pair），帶正電的電洞與帶負電的電子會分別向P型半導體與N型半導體移動，進而產(chǎn)生電流與電壓。
而在有機太陽能設計中，主動層是把電子施體（donor）與電子受體（acceptor）兩種有機材料均勻混合而成，電極與半導體也都會溶解成液體狀態(tài)，需要先進行分層才能接線發(fā)電，除此之外，有機材料內(nèi)部的電子也不會移動，因此許多電子缺少配對物“電洞”。
根據(jù)堪薩斯大學團隊最新研究，他們發(fā)現(xiàn)2D半導體二硫化鉬的原子層可產(chǎn)生多個自由電子（Free Electrons），這些電子不會受缺少電洞影響，能在外電場的作用下發(fā)生定向運動，進而產(chǎn)生電流。
根據(jù)團隊發(fā)布在《Journal of American Chemical Society》的研究，目前已經(jīng)研發(fā)出能用印刷制造、甚至變成特殊涂料的太陽能電池，除此之外，材料不僅便宜，還容易制造。Chan指出，未來科學家或許能用這概念，制造出能用來畫畫的太陽能技術。
不過現(xiàn)在有機太陽能涂料還有許多進步空間，目前團隊尚未公布轉換效率或是相關原型，其他實驗室最高轉換效率也僅15%，更存在著耐用性、穩(wěn)定性等問題，但若太陽能染料研發(fā)有成，原先就劇有輕薄、低成本、易回收、可撓優(yōu)勢的有機太陽能，將再添新戰(zhàn)力。