有机薄膜太阳能电池是实用化备受期待的新一代太阳能电池,正如其名字所示,在光电转换层采用了有机化合物。由于以薄膜为基板,可使用印刷技术方便地进行制造,因此与以往的结晶硅型太阳能电池相比,不仅能降低生产成本,而且还具有又轻又薄、并可弯曲的特点。因此,应用范围相当广,可进行各种设计加工。
实际上,能木副教授在制作出透明纸时,还就制作太阳能电池,向几位有机薄膜太阳能电池研究人员进行了咨询。但并没有得到爽快的答复。
他们的意见是,全球正在推进以塑料薄膜为基板的研发,为了提高能源转换效率,研发竞争日益加速,在这一背景下,为什么要特意去使用毫不熟悉的新材料呢?
能木副教授回顾说:“辛川助教和我一样,同是农学系毕业,学的都是林产学专业。以前虽然曾在学会上见过面,但万万没有想到他会在大阪大学的产业科学研究所,从事有机电子材料的研究。有次在走廊碰见时,禁不住和他说:‘我想用透明纸作基板,制作有机薄膜太阳能电池,你来帮我吧。’他随即就表示,‘似乎很有趣。一定帮忙’。他之所以欣然同意,正是因为他熟知纤维素纳米纤维的特性。我真幸运啊。”
非加热、室温冲压的节能技术
现在,有机薄膜太阳能电池的基板使用的是耐热性好、热膨胀率低的玻璃,而透明电极使用的则是氧化铟锡(ITO)透明导电膜。氧化铟锡透明导电膜不仅不耐弯折,还要使用稀有金属铟。而且成膜使用的是高温加热的“溅射法”,成本昂贵,与不耐高温的基板不相配。
针对这种情况,能木副教授等人使用透明纸作为基板,使用银纳米线透明导电膜作为透明电极,开发出了新型有机薄膜太阳能电池。银纳米线透明导电膜是利用印刷技术等,把掺有银纳米线的油墨均匀涂抹在基板上制成的导电薄膜,具有相当好的柔性。
能木副教授说:“作为氧化铟锡透明导电膜的替代品,银纳米线透明导电膜虽然备受期待,但表面太过粗糙。如果应用于薄膜厚度只有几纳米的有机电子元器件,很容易发生短路。因此,为了降低粗糙度,我试着自上而下进行了强力冲压。这虽说是外行的笨办法,但也制成了光滑的银纳米线透明导电膜,从而我们得以成功试制出了有机薄膜太阳能电池。而且,这种方法属于室温冲压,无需加热,因此还可作为节能技术加以推进。”
在普通的纸上印刷银纳米线透明导电膜后,纸张将能够通电。