目前,這些經(jīng)概念驗證的耙子實驗正以十分緩慢的速度進行——每小時約3.5-14.2英吋,與塑料太陽能電池實現(xiàn)最經(jīng)濟生產(chǎn)需要每小時50英哩的高速卷對卷 (R2R)工藝相距甚遠。然而,研究員們并不擔(dān)心提高速度的挑戰(zhàn),他們表示,這只需要優(yōu)化參數(shù)即可——這包括從選擇不同溶劑類型到改變工藝溫度,以便使 FLUENCE工藝提升到更高速的制造。
“我認為,為了落實這種微米級耙子的優(yōu)點,選擇合適的溶劑和溫度十分重要,”鮑哲南表示。
據(jù)鮑哲南解釋,過去一般采用顯微級直刀來瓦解這些聚集塊,但微型耙子的效率更高18%,加上它還能制造商進一步提高全塑料太陽能電池的生產(chǎn)效率。事實上,研究人員們十分看好這種FLUENCE工藝,可讓塑料太陽能電池只需要一小部份的制造成本,就能展現(xiàn)超越硅晶太陽能電池的效率。
流體強化晶體工程(FLUENCE) 解決方案
美國國家加速器實驗室(SLAC)的斯坦福同步輻射光源(SSRL)部門負責(zé)人Mike Toney利用X射線衍射測量FLUENCE可分開供體與受體納米級晶體的程度,也為這項研究帶來貢獻。此外,美國羅倫斯柏克萊國家實驗室(LBNL)的 先進光源(ALS)則用于表微這項技術(shù)。
微米級粑子以1.2微米間距封裝,高度約1.5微米。斯坦福大學(xué)研究研究員Yan Zhou為供體與受體晶體之間表征優(yōu)化距離——使其接近到足以實現(xiàn)快速的電子轉(zhuǎn)移,但又不至于太接近讓受體可在采集到電力后才傳回電子。
其他有助于實現(xiàn)這項計劃的還包括前SLAC科學(xué)家Stefan Mannsfeld(現(xiàn)為德國Dresden工業(yè)大學(xué)教授)、前SIMES博士后研究員Ying Diao(現(xiàn)任伊利諾大學(xué)教授),以及來自ALS、北京大學(xué)與韓國成均館大學(xué)的科學(xué)家群。
美國能源部(DoE)的BRIDGE研究計劃、SLAC的指導(dǎo)研究和開發(fā)計劃實驗室與國家加速器實驗室、SIMES以及斯坦福大學(xué)均為這項提供贊助資金。