美研发出新型透明太阳能电池薄膜

美研发出新型透明太阳能电池薄膜 ===================================== 美研发出新型透明太阳能电池薄膜 本报讯 据美国物理学家组织网近日报道，美国能源部布鲁克海文国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家们研发出了一种可吸收光线并将其大面积转化成为电能的新型透明薄膜。这种薄膜以半导体和富勒烯为原料，具有微蜂窝结构。相关研究发在最新一期的《材料化学》杂志上，论文称该技术可被用于开发透明的太阳能电池板，甚至还可以用这种材料制成可以发电的窗户。 这种材料由掺杂碳富勒烯的半导体聚合物组成。在严格控制的条件下，该材料可通过自组装方式由一个微米尺度的六边形结构展开为一个数毫米大小布满微蜂窝结构的平面。 负责该研究的美国布鲁克海文国家实验室多功能纳米材料中心的物理化学家米尔恰?卡特莱特说，虽然这种蜂窝状薄膜的制作采用了与传统高分子材料(如聚苯乙烯)类似的工艺，但以半导体和富勒烯为原料，并使其能够吸收光线产生电荷这还是第一次。 据介绍，该材料之所以还能在外观上保持透明是因为聚合物链只与六边形的边缘紧密相连，而其余部分的结构则较为简单，以连接点为中心向外越来越薄。这种结构具有连接作用，同时具有较强的吸收光线的能力，也有利于传导电流，而其他部分相对较薄也更为透明，主要起透光的作用。 研究人员通过一种十分独特的方式来编织这种蜂窝状薄膜:首先在包含聚合物以及富勒烯在内的溶液中加入一层极薄的微米尺度的小水滴。这些水滴在接触到聚合物溶液后就会自组装成大型阵列，而当溶剂完全蒸发后，就会形成一块大面积的六边形蜂窝状平面。此外，研究人员发现聚合物的形成与溶剂的蒸发速度紧密相关，这相应地又会决定最终材料的电荷传输速度。溶剂蒸发得越慢，聚合物的结构就越紧凑，电荷传输速度也就越快。 “这是一种成本低廉而效益显著的制备，很有潜力从实验室应用到大规模商业化生产之中。”卡特莱特说。 通过扫描探针式电子显微镜和荧光共焦扫描显微镜，研究人员证实了新材料蜂窝结构的均匀性，并对其不同部位(边缘、中心、节点)的光学性质和电荷产生情况进行了测试。 卡特莱特表示:“我们的工作让人们对蜂窝结构的光学特征有了更深的了解。下一步我们将这种材料应用于透明且可卷曲的柔性太阳能电池以及其他设备的制造当中，以推动这种蜂窝薄膜尽快进入实用阶段。” (王小龙) ============================================= NREL使用机器人制造更好的薄膜太阳能电池 美国国家可再生能源实验室(NREL)已经研发一款自动机器人，可加工薄膜 太阳能电池，并且可电池的性能以及测试电池的缺陷。该成果把工业效率和实验室的高精度结合了起来用于生产高效太阳能电池。 该系统的核心部分是一个中央传递机器人，可把金属板送入一个完全密封的真空加工室内，然后在其表面沉积纳米薄层化学物质，加工成半导体。半导体完成后，机器人可分析其中的技术故障，测量光的吸收，然后准备下一批次的6张金属板。 这种机器人只需大约35分钟就可在6平方英寸的玻璃板、塑料板或者金属面上加工出硅半导体。 美国国家可再生能源实验室(NREL)的科学家Ingrid Repins表示:“在过去，我们需要进入一个„二个„三个„四个„五个实验室才能完成相同的步骤。” NREL计划在其过程开发和集成实验室加工5个这样的机器人。其中两个机器人将使用铜铟镓硒(C.I.G.S.)或者碲化镉(CdTe)加工薄膜太阳能电池半导体，而其余的机器人将被用于硅半导体。 该系统的其余部分将提供操作平台，以在多种材料表面沉积光伏材料。该系统还将为材料和装置的测试提供工具。 据说，C.I.G.S.和CdTe电池板的制造和安装费用要远远低于硅太阳能电池板。有关公司和研究人员正在对这两种技术的转化效率进行改进。 薄膜光伏电池的生产需要在基底材料上沉积一层或者多层光伏材料，沉积过程中出现的缺陷将影响到电池的整体转化效率以及耐用性。 这种设备可以用于对太阳能电池板使用的材料进行基本的研究和开发，由此能够让研究人员对加工过程中不同阶段存在的缺陷和杂质的影响进行研究。 NREL的资深科学家Miguel Contreras表示:“这种系统能够让我们作之前不能做的事情，并且有助于我们更好的理解是什么原因限制了电池效率，以及如何提高工业生产效率。” NREL已经使用这两种技术研发出太阳能电池。该实验室拥有这两种技术的太阳能转化效率的世界纪录。在2005年该实验室使用C.I.G.S.制成的太阳能电池转化效率为19.9,，在2001年该实验室使用CdTe制成的太阳能电池转化效率为16.5,。 然而，实现这些转化效率都是在实验室条件下进行的。该实验室计划使用自动机器人来改善加工方法，从而把这些改善后的方法应用到商业性太阳能电池板的生产中。 Repins女士预计在未来数年里公司总共生产一公里长的薄膜太阳能电池，同时保证电池有16,的理想转化效率，并降低原材料、制造和安装成本。 薄膜太阳能电池正在迅速占领晶体硅太阳能电池板的市场。市场研究公司ISuppli Corporation的报告称，到2013年就装机容量来讲，薄膜太阳能电池产业在全球太阳能电池板市场的份额将从2008年的14,增加到30,。 ============================================= 美国成功研制新型太阳能电池 可做发电衣服 新华网洛杉矶7月24日电(记者高原)美国南加州大学的研究人员最近成功研制出一种柔韧性很好的碳原子薄膜透明材料，并用它制作出有机光伏电池。研究人员说，这种碳原子材料用途广泛，比如有望用来生产太阳能窗帘和自行发电的衣服。 研究人员在新一期学术期刊《美国化学学会?纳米》上报告说，这种新材料名为石墨烯，由一层导电性极好的碳原子组成，厚度为几个原子，用它制成的石墨烯有机光伏电池可把光能转化为电能。目前，研究人员已能制作多种尺寸的石墨烯，其中面积最大的为150平方厘米。 不过，这种石墨烯有机光伏电池的光电转化效率还比不上太阳能硅电池。每平方米的太阳能硅电池能把1000瓦的太阳光照转化为14瓦电力，而同样面积的石墨烯有机光伏电池只能转化出1(4瓦电力。但石墨烯有机光伏电池造价低，而且柔韧性好，因此应用前景看好。 参与研究的刘易斯?德阿科举例说，新材料可做成家用窗帘，甚至可以做成会发电的衣服。到那时，人们可以穿着这种衣服在阳光下慢跑，同时给手机或视听设备充电。 ===============================================