鉅大LARGE | 點擊量：553次 | 2022年09月29日
食品添加劑望打造環(huán)保太陽能電池
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(NorthCarolinaStateUniversity)和中國科學院(ChineseAcademyofSciences)聯(lián)手組成的研究團隊，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環(huán)境有害的鹵素溶劑，而是采用一種對人體無毒無害的常見食品調(diào)味料——鄰-甲基苯甲醚(o-MA)。
主導這項研究的北卡羅萊納州立大學物理系博士后研究員LongYe指出，塑料太陽能電池——或稱有機太陽能電池，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。相關研究細節(jié)已刊載于《化學材料》(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，他進一步：“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)境下以室溫進行制造，圖中顯示半印刷式塑料太陽能電池的化學結(jié)構(gòu)。北卡羅萊納州立大學和中國科學院的研究人員采用常見的化學添加劑——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)，盡可能使其達到最高能效。此外，使用這種有害的化學物質(zhì)也需要在一個受控制的環(huán)境下進行，徒增生產(chǎn)成本。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
研究人員們一開始開發(fā)太陽能電池時也用了有毒的溶劑，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?！?/p>
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的另一個優(yōu)點是，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。
在進行測試時，電池的性能約可實現(xiàn)8.4%的效能，稍低于常用的太陽能電池。Ye說，研究人員計劃使用更具效率的材料持續(xù)進行開發(fā)，使其于大規(guī)模生產(chǎn)時達到超過10%轉(zhuǎn)換效率的目標。
“從我們最近的測試結(jié)果來看，我們有信心可以在為裝置進行最佳化后，讓類似的光電材料達到類似的性能。
