喷涂式太阳能电池技术可望成真

产业界对喷涂式（spray-on）太阳能电池技术已经梦想了十年，现在IBM的加拿大研发中心──由包括多伦多大学（University of Toronto）在内之七所大学组成的联盟──有可能已经发现了实现喷涂式太阳能技术的关键。IBM研究人员透露，喷涂式太阳能电池技术的秘密成分是胶状量子点（colloidal quantum dots）。 　　IBM员工、目前以博士后研究员身分参与多伦多大学教授TedSargent所率领之团队的Illlan Kramer表示：“胶状量子点是悬浮在液相中的半导体奈米粒子，非常微小、肉眼不可见，但是能让溶液看起来是黑色的，就像墨水一样。当你有像这样的材料，你就能尽情想像该怎么将它们沉积到薄膜上──利用喷墨印刷、狭缝挤压涂布（slotdie coating）或是喷涂方法。”他指出，研究团队用油墨溶液以及喷涂雾滴尺寸的胶状量子点，都达到了在接触基板同时就几乎干燥的效果。 　　量子点在高亮度LED以及创新的窗户内建太阳能电池中有越来越多应用，IBM的加拿大研发中心与多伦多大学相信，他们已经朝向利用量子点在本世纪实现喷涂式太阳能电池技术的道路前进。Kramer将新开发的制程技术叫做SprayLD，因为是采用原子层沉积（ALD）设备；他表示，团队已经在平面玻璃基板、软性塑胶基板以及半球形玻璃基板上尝试过喷涂技术，而且利用以上三种基板都成功产出了具功能的元件。 　　其中平面玻璃基板是最符合大量生产应用的模拟方案，至于软性基板以及半球型基板则是需要考量到可制造性；Kramer表示，若采用软性基板，可以考虑采用像是印刷报纸那样的卷轴式制程。至于透过半球型玻璃基板完成的概念验证，研究团队则设想出未来能直接将太阳能电池材料喷涂到非平面的物体表面上，例如飞机机翼或汽车挡泥板。 　　SprayLD技术能直接应用在不限形状的几乎各种表面上进行量产，Kramer的愿景是利用卷轴式制程打造出能应用在各种表面的薄膜，例如阳台上的家具或是飞机机翼、汽车外壳等；接下来研究人员将进一步将该技术最佳化以提升效率。Kramer表示，目前研究团队的喷涂式太阳能电池已经达成了8.1%的能源转换效率，而他们将致力于将效率提升到10%的商业化应用的关键门槛。 　　Kramer指出：“我们正在持续改善其能源转换效率，同时也试图将制程升级到支援生产更大尺寸的太阳能电池；预期在5~10年内，人们就能在市场上看到采用该技术的太阳能电池。”IBM的加拿大研发中心是在2012年与七所大学合作成立，总投资金额为2.1亿美元（其中IBM投资1.75亿美元）。