美用无害纳米硅晶体制造“电子墨水”​ 有望让家用太阳能电池成本低于化石燃料

科技日报讯据物理学家组织网7月30日报道，美国科学家已经克服了由廉价、耐用且无毒的化学材料制成电子设备和太阳能电池的技术障碍。这意味着成本仅几美元的电子触摸板和便宜的太阳能电池离我们更近了。研究发表在最新一期的《自然·通讯》杂志上。

该研究的合作者之一、明尼苏达大学的机械工程学教授乌维·科特沙根表示：“最新技术让发展中国家的孩子能利用不足10美元的触摸板学习;家用太阳能电池的成本最终会有望低于化石燃料的成本。”

明尼苏达大学和国家可再生能源实验室(NREL)的科学家们用无毒的纳米尺度硅晶体制造出专用的墨水——“电子墨水”。这种“电子墨水”可用于塑料印刷，从而制造出廉价的电子设备。

该研究的领导者、明尼苏达大学机械工程学博士兰斯·维勒表示，制造电子设备的过程类似于将数字印刷在垒球运动衫上，但比这要困难很多，这种硅电子墨水在使用过程中会遇到两个问题。

首先，一般情况下，为了制造出保存期限很长的“电子墨水”，科学家们需要用到名为“配体”的有机分子，但打印结束后，这些分子会使有害物沉积在薄膜内，导致具有电子属性的薄膜性能变差而无法用来制造电子设备。另外，为了增加薄膜的电学性能，科学家们还需要使用一个名为“掺杂”的过程，朝其中添加有瑕疵的纳米粒子。

新方法解决了上述两个问题。科学家们使用一种离子化的气体——非热等离子体，不仅制造出了硅纳米晶体，而且，也用一层氯原子将其表面覆盖，这层氯原子会同很多广泛使用的溶剂相互作用，这就意味着不再需要使用配体分子，就能制造出保存寿命很长的硅墨水。而且，他们也发现，在这种硅墨水打印出来的薄膜中自然掺杂着溶剂，从而将薄膜的导电性提高了1000倍。

科特沙根说：“最新研究意味着，我们朝着利用无毒的化学物质制造出更纯净、更稳定的电子墨水更近了一步，我们希望最新研究能让每个人都大大受益。”