導讀

據英國華威大學官網近日報道，該校化學系的科學家們開發出一種刻畫金屬的創新方法，這種方法將讓新一代的太陽能面板變得更加可持續、更加便宜。

背景

現代電子器件與太陽能電池中，銀和銅是廣泛使用的導體。然而，刻畫這些金屬制備我們所期望的導線圖案的傳統方法，是基于使用有害化學物質通過蝕刻從膜上選擇性地去除金屬，或者通過金屬油墨印刷而成。

創新

華威大學化學系的科學家們開發出一種刻畫這些金屬的新方法，這種方法對于大規模生產來說有可能更加可持續、更加便宜，因為沒有金屬廢料，也不會使用有毒化學物質，并且這種制造方法也兼容持續的卷對卷（roll-to-roll）制程。

采用這種新技術的圖案化金屬示例（圖片來源：華威大學）

這項研究的論文標題為“通過冷凝系數調制選擇性沉積銀與銅薄膜（elective deposition of silver and copper films by condensation coefficient modulation）”，于8月13日作為高級論文發表在《Materials Horizons》期刊上。

多虧了來自英國工程與自然科學研究委員會的115萬英鎊的資助，羅斯·哈頓（Ross Hatton）博士與西爾維婭·瓦拉尼奧洛（Silvia Varagnolo）博士才通過研究發現，當銀和銅通過簡單的熱蒸鍍法沉積時，這些金屬不會在某些極薄的高氟有機化合物薄膜上冷凝。

從左到右：羅斯·哈頓博士、西爾維婭·瓦拉尼奧洛博士、李杰明博士。（圖來源：華威大學）

技術

熱蒸鍍法已經大規模地廣泛應用于在炸薯片包裝內部大規模地制造超薄金屬膜，而有機氟化合物已經普遍地應用于不粘鍋。

研究人員們展示了有機氟層只需要億分之一米的厚度就能生效，因此需要的量非常少。

這種非傳統的方法也使金屬表面不會受到污染，哈頓認為這一點對于新一代傳感器來說特別重要，因為這些傳感器需要未經污染的圖案化金屬薄膜作為平臺，使傳感分子附著在其上。

為了幫助解決氣候變化帶來的挑戰，我們需要色彩可調、柔性、輕量、可低成本制造的太陽能電池，特別是應用在傳統剛性硅太陽能電池不適合應用的場景，例如在電動汽車中，以及建筑物上的半透明太陽能電池。

基于有機、鈣鈦礦或者納米晶體半導體薄膜的太陽能電池都有潛力滿足這一需求，盡管它們都需要低成本、柔性、透明的電極。哈頓及其團隊采用他們的方法制造出半透明的有機太陽能電池，其中的頂部銀電極每平方厘米上刻有數百萬個小孔，這一效果無法通過任何其他的可擴展方案直接在有機電子器件的頂部實現。

價值

華威大學化學系的哈頓博士評論道：“這項創新使我們可以實現真正柔性透明電極的夢想，這種電極可以可滿足新生代薄膜太陽能電池的要求，也具有大量的其他潛在應用，從傳感器到低輻射玻璃。”

羅斯·哈頓博士在檢查圖案（圖來源：華威大學）