實現(xiàn)穿戴式太陽能衣服、汽車、3C 設(shè)備可說是當(dāng)今科學(xué)家的夢想,其中染料敏化太陽能電池(DSSC)則被認為是最具潛力的生力軍,但現(xiàn)實往往沒有那么簡單,科學(xué)家指出雖然DSSC已逐步邁向商業(yè)化與量產(chǎn),但仍有耐用性、產(chǎn)品適用性、電池封裝等挑戰(zhàn)。
有別于常見、大規(guī)模量產(chǎn)的硅晶電池,DSSC 不需要通過半導(dǎo)體制程,制造容易、成本低,可透過“染料”吸收太陽光并轉(zhuǎn)移電子,且基板也可以使用可撓式材質(zhì)發(fā)展穿戴式設(shè)備,并用簡單的涂布達成,但有機材料光電性質(zhì)較差,結(jié)構(gòu)還會被紫外線破壞,所以依舊停留在研究室階段。雖然已有不少研究逐步解決這些問題,但仍有一致性不足問題。
目前芬蘭阿爾托大學(xué)與加拿大蒙特利爾大學(xué)團隊專注于可撓式 DSSC 最新進展以及如何突破當(dāng)今局面達成量產(chǎn)。研究認為,DSSC 可以利用卷軸式(Roll-to-Roll)制程達到商業(yè)化,其中由于噴墨印刷可以精準(zhǔn)嵌入染料與電解質(zhì)成分,在該制程具有十足的發(fā)展前景。
而可撓式電池封裝對大規(guī)模生產(chǎn)更是一大挑戰(zhàn),如果封裝不緊密,液態(tài)電解質(zhì)可能會泄漏或是讓雜質(zhì)有縫隙可滲入,這些問題都會大大縮短電池壽命。研究也指出需要新型電池基板接合技術(shù),傳統(tǒng)的玻璃介質(zhì)(glass-frit)僅適用于硬性設(shè)備,如要發(fā)展可撓式電池,尚需要新的接合制程。
電池也必須要擁有足夠的使用壽命,阿爾托大學(xué)生物制品與生物科學(xué)系研究員 Kati Miettunen 表示,可撓式太陽能電池通常是用金屬或塑膠制造,但金屬可能會腐蝕,塑膠也會讓水和其他雜質(zhì)滲入。
未來還得開發(fā)更穩(wěn)定的可撓式基底,最好是價格便宜、對環(huán)境影響更小的材料,研究則發(fā)現(xiàn)或許可用生物材料或混合材料制成木漿,并用永續(xù)材料木漿當(dāng)成可撓式電池基底。目前研究已發(fā)表在《Wiley Online Library》。
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