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文章来源：https://technews.tw/2019/10/07/solar-paint/

随手一涂就能发电，太阳能染料研究获进展

发佈日期：2019/10/07   消息来源：科技新报

 
作者 Daisy Chuang | 发布日期 2019 年 10 月 07 日  | 分类 太阳能 , 能源科技

太阳能板制造过程繁杂，经过熔炉拉棒、晶圆切片后，还要用酸性溶液、高温来制造出深蓝色的太阳能电池，不过随着有机太阳能技术愈加成熟，未来或许只要覆涂一层太阳能电池「油漆」，就能让任何物品发电。

太阳能价格过去 40 年降幅高达 99%，但新型太阳能涂料有望再次改变市场。美国堪萨斯大学物理学与天文学副教授 Wai-Lun Chan 表示，若太阳能涂料研发成功，就不需要用昂贵的设备制造太阳能电池，进一步降低太阳能技术成本。

过去也有许多团队着手研究太阳能电池涂料，像是美国水牛城大学 2013 年与澳洲墨尔本皇家理工大学在 2017 年都有推出相关成果，但皆因为电池难吸收光线而作罢，澳洲研究员更称太阳能涂料是 5 年内不可能上市的产品。

那么要如何突破困境呢？一般硅晶太阳能是种多层结构，由上下电极与 P 型、N 型半导体等构成，当半导体吸收阳光时，PN 接面会产生电子电洞对（electron-hole pair），带正电的电洞与带负电的电子会分别向 P 型半导体与 N 型半导体移动，进而产生电流与电压。

而在有机太阳能设计中，主动层是把电子施体（donor）与电子受体（acceptor）两种有机材料均匀混合而成，电极与半导体也都会溶解成液体状态，需要先进行分层才能接线发电，除此之外，有机材料内部的电子也不会移动，因此许多电子缺少配对物「电洞」。

根据堪萨斯大学团队最新研究，他们发现 2D 半导体二硫化钼的原子层可产生多个自由电子（Free Electrons），这些电子不会受缺少电洞影响，能在外电场的作用下发生定向运动，进而产生电流。

根据团队发表在《Journal of American Chemical Society》的研究，目前已经研发出能用印刷制造、甚至变成特殊涂料的太阳能电池，除此之外，材料不仅便宜，还容易制造。Chan 指出，未来科学家或许能用这概念，制造出能用来画画的太阳能技术。

不过现在有机太阳能涂料还有许多进步空间，目前团队尚未公布转换效率或是相关原型，其他实验室最高转换效率也仅 15%，更存在着耐用性、稳定性等问题，但若太阳能染料研发有成，原先就剧有轻薄、低成本、易回收、可挠优势的有机太阳能，将再添新战力。