導(dǎo)讀

據(jù)英國華威大學(xué)官網(wǎng)近日報道，該校化學(xué)系的科學(xué)家們開發(fā)出一種刻畫金屬的創(chuàng)新方法，這種方法將讓新一代的太陽能面板變得更加可持續(xù)、更加便宜。

背景

現(xiàn)代電子器件與太陽能電池中，銀和銅是廣泛使用的導(dǎo)體。然而，刻畫這些金屬制備我們所期望的導(dǎo)線圖案的傳統(tǒng)方法，是基于使用有害化學(xué)物質(zhì)通過蝕刻從膜上選擇性地去除金屬，或者通過金屬油墨印刷而成。

創(chuàng)新

華威大學(xué)化學(xué)系的科學(xué)家們開發(fā)出一種刻畫這些金屬的新方法，這種方法對于大規(guī)模生產(chǎn)來說有可能更加可持續(xù)、更加便宜，因為沒有金屬廢料，也不會使用有毒化學(xué)物質(zhì)，并且這種制造方法也兼容持續(xù)的卷對卷（roll-to-roll）制程。

采用這種新技術(shù)的圖案化金屬示例（圖片來源：華威大學(xué)）

這項研究的論文標(biāo)題為“通過冷凝系數(shù)調(diào)制選擇性沉積銀與銅薄膜（elective deposition of silver and copper films by condensation coefficient modulation）”，于8月13日作為高級論文發(fā)表在《Materials Horizons》期刊上。

多虧了來自英國工程與自然科學(xué)研究委員會的115萬英鎊的資助，羅斯·哈頓（Ross Hatton）博士與西爾維婭·瓦拉尼奧洛（Silvia Varagnolo）博士才通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銀和銅通過簡單的熱蒸鍍法沉積時，這些金屬不會在某些極薄的高氟有機(jī)化合物薄膜上冷凝。

從左到右：羅斯·哈頓博士、西爾維婭·瓦拉尼奧洛博士、李杰明博士。（圖來源：華威大學(xué)）

技術(shù)

熱蒸鍍法已經(jīng)大規(guī)模地廣泛應(yīng)用于在炸薯片包裝內(nèi)部大規(guī)模地制造超薄金屬膜，而有機(jī)氟化合物已經(jīng)普遍地應(yīng)用于不粘鍋。

研究人員們展示了有機(jī)氟層只需要億分之一米的厚度就能生效，因此需要的量非常少。

這種非傳統(tǒng)的方法也使金屬表面不會受到污染，哈頓認(rèn)為這一點對于新一代傳感器來說特別重要，因為這些傳感器需要未經(jīng)污染的圖案化金屬薄膜作為平臺，使傳感分子附著在其上。

為了幫助解決氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，我們需要色彩可調(diào)、柔性、輕量、可低成本制造的太陽能電池，特別是應(yīng)用在傳統(tǒng)剛性硅太陽能電池不適合應(yīng)用的場景，例如在電動汽車中，以及建筑物上的半透明太陽能電池。

基于有機(jī)、鈣鈦礦或者納米晶體半導(dǎo)體薄膜的太陽能電池都有潛力滿足這一需求，盡管它們都需要低成本、柔性、透明的電極。哈頓及其團(tuán)隊采用他們的方法制造出半透明的有機(jī)太陽能電池，其中的頂部銀電極每平方厘米上刻有數(shù)百萬個小孔，這一效果無法通過任何其他的可擴(kuò)展方案直接在有機(jī)電子器件的頂部實現(xiàn)。

價值

華威大學(xué)化學(xué)系的哈頓博士評論道：“這項創(chuàng)新使我們可以實現(xiàn)真正柔性透明電極的夢想，這種電極可以可滿足新生代薄膜太陽能電池的要求，也具有大量的其他潛在應(yīng)用，從傳感器到低輻射玻璃。”

羅斯·哈頓博士在檢查圖案（圖來源：華威大學(xué)）