美用無(wú)害納米硅晶體制造“電子墨水”​ 有望讓家用太陽(yáng)能電池成本低于化石燃料

科技日?qǐng)?bào)訊據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月30日?qǐng)?bào)道，美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)克服了由廉價(jià)、耐用且無(wú)毒的化學(xué)材料制成電子設(shè)備和太陽(yáng)能電池的技術(shù)障礙。這意味著成本僅幾美元的電子觸摸板和便宜的太陽(yáng)能電池離我們更近了。研究發(fā)表在最新一期的《自然·通訊》雜志上。

該研究的合作者之一、明尼蘇達(dá)大學(xué)的機(jī)械工程學(xué)教授烏維·科特沙根表示：“最新技術(shù)讓發(fā)展中國(guó)家的孩子能利用不足10美元的觸摸板學(xué)習(xí);家用太陽(yáng)能電池的成本最終會(huì)有望低于化石燃料的成本。”

明尼蘇達(dá)大學(xué)和國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的科學(xué)家們用無(wú)毒的納米尺度硅晶體制造出專用的墨水——“電子墨水”。這種“電子墨水”可用于塑料印刷，從而制造出廉價(jià)的電子設(shè)備。

該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、明尼蘇達(dá)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)博士蘭斯·維勒表示，制造電子設(shè)備的過(guò)程類似于將數(shù)字印刷在壘球運(yùn)動(dòng)衫上，但比這要困難很多，這種硅電子墨水在使用過(guò)程中會(huì)遇到兩個(gè)問(wèn)題。

首先，一般情況下，為了制造出保存期限很長(zhǎng)的“電子墨水”，科學(xué)家們需要用到名為“配體”的有機(jī)分子，但打印結(jié)束后，這些分子會(huì)使有害物沉積在薄膜內(nèi)，導(dǎo)致具有電子屬性的薄膜性能變差而無(wú)法用來(lái)制造電子設(shè)備。另外，為了增加薄膜的電學(xué)性能，科學(xué)家們還需要使用一個(gè)名為“摻雜”的過(guò)程，朝其中添加有瑕疵的納米粒子。

新方法解決了上述兩個(gè)問(wèn)題?？茖W(xué)家們使用一種離子化的氣體——非熱等離子體，不僅制造出了硅納米晶體，而且，也用一層氯原子將其表面覆蓋，這層氯原子會(huì)同很多廣泛使用的溶劑相互作用，這就意味著不再需要使用配體分子，就能制造出保存壽命很長(zhǎng)的硅墨水。而且，他們也發(fā)現(xiàn)，在這種硅墨水打印出來(lái)的薄膜中自然摻雜著溶劑，從而將薄膜的導(dǎo)電性提高了1000倍。

科特沙根說(shuō)：“最新研究意味著，我們朝著利用無(wú)毒的化學(xué)物質(zhì)制造出更純凈、更穩(wěn)定的電子墨水更近了一步，我們希望最新研究能讓每個(gè)人都大大受益。”