目前,这些经概念验证的耙子实验正以十分缓慢的速度进行——每小时约3.5-14.2英吋,与塑料太阳能电池实现最经济生产需要每小时50英哩的高速卷对卷 (R2R)工艺相距甚远。然而,研究员们并不担心提高速度的挑战,他们表示,这只需要优化参数即可——这包括从选择不同溶剂类型到改变工艺温度,以便使 FLUENCE工艺提升到更高速的制造。
“我认为,为了落实这种微米级耙子的优点,选择合适的溶剂和温度十分重要,”鲍哲南表示。
据鲍哲南解释,过去一般采用显微级直刀来瓦解这些聚集块,但微型耙子的效率更高18%,加上它还能制造商进一步提高全塑料太阳能电池的生产效率。事实上,研究人员们十分看好这种FLUENCE工艺,可让塑料太阳能电池只需要一小部份的制造成本,就能展现超越硅晶太阳能电池的效率。
流体强化晶体工程(FLUENCE) 解决方案
美国国家加速器实验室(SLAC)的斯坦福同步辐射光源(SSRL)部门负责人Mike Toney利用X射线衍射测量FLUENCE可分开供体与受体纳米级晶体的程度,也为这项研究带来贡献。此外,美国罗伦斯柏克莱国家实验室(LBNL)的 先进光源(ALS)则用于表微这项技术。
微米级粑子以1.2微米间距封装,高度约1.5微米。斯坦福大学研究研究员Yan Zhou为供体与受体晶体之间表征优化距离——使其接近到足以实现快速的电子转移,但又不至于太接近让受体可在采集到电力后才传回电子。
其他有助于实现这项计划的还包括前SLAC科学家Stefan Mannsfeld(现为德国Dresden工业大学教授)、前SIMES博士后研究员Ying Diao(现任伊利诺大学教授),以及来自ALS、北京大学与韩国成均馆大学的科学家群。
美国能源部(DoE)的BRIDGE研究计划、SLAC的指导研究和开发计划实验室与国家加速器实验室、SIMES以及斯坦福大学均为这项提供赞助资金。