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文章來源：https://technews.tw/2019/10/07/solar-paint/

隨手一塗就能發電，太陽能染料研究獲進展

發佈日期：2019/10/07   消息來源：科技新報

 
作者 Daisy Chuang | 發布日期 2019 年 10 月 07 日  | 分類 太陽能 , 能源科技

太陽能板製造過程繁雜，經過熔爐拉棒、晶圓切片後，還要用酸性溶液、高溫來製造出深藍色的太陽能電池，不過隨著有機太陽能技術愈加成熟，未來或許只要覆塗一層太陽能電池「油漆」，就能讓任何物品發電。

太陽能價格過去 40 年降幅高達 99%，但新型太陽能塗料有望再次改變市場。美國堪薩斯大學物理學與天文學副教授 Wai-Lun Chan 表示，若太陽能塗料研發成功，就不需要用昂貴的設備製造太陽能電池，進一步降低太陽能技術成本。

過去也有許多團隊著手研究太陽能電池塗料，像是美國水牛城大學 2013 年與澳洲墨爾本皇家理工大學在 2017 年都有推出相關成果，但皆因為電池難吸收光線而作罷，澳洲研究員更稱太陽能塗料是 5 年內不可能上市的產品。

那麼要如何突破困境呢？一般矽晶太陽能是種多層結構，由上下電極與 P 型、N 型半導體等構成，當半導體吸收陽光時，PN 接面會產生電子電洞對（electron-hole pair），帶正電的電洞與帶負電的電子會分別向 P 型半導體與 N 型半導體移動，進而產生電流與電壓。

而在有機太陽能設計中，主動層是把電子施體（donor）與電子受體（acceptor）兩種有機材料均勻混合而成，電極與半導體也都會溶解成液體狀態，需要先進行分層才能接線發電，除此之外，有機材料內部的電子也不會移動，因此許多電子缺少配對物「電洞」。

根據堪薩斯大學團隊最新研究，他們發現 2D 半導體二硫化鉬的原子層可產生多個自由電子（Free Electrons），這些電子不會受缺少電洞影響，能在外電場的作用下發生定向運動，進而產生電流。

根據團隊發表在《Journal of American Chemical Society》的研究，目前已經研發出能用印刷製造、甚至變成特殊塗料的太陽能電池，除此之外，材料不僅便宜，還容易製造。Chan 指出，未來科學家或許能用這概念，製造出能用來畫畫的太陽能技術。

不過現在有機太陽能塗料還有許多進步空間，目前團隊尚未公布轉換效率或是相關原型，其他實驗室最高轉換效率也僅 15%，更存在著耐用性、穩定性等問題，但若太陽能染料研發有成，原先就劇有輕薄、低成本、易回收、可撓優勢的有機太陽能，將再添新戰力。