随手一涂就能发电 太阳能染料研究获进展

太阳能板制造过程繁杂，经过熔炉拉棒、芯片切片后，还要用酸性溶液、高温来制造出深蓝色的太阳能电池，不过随着有机太阳能技术愈加成熟，未来或许只要复涂一层太阳能电池“油漆”，就能让任何物品发电。
太阳能价格过去40年降幅高达99%，但新型太阳能涂料有望再次改变市场。美国堪萨斯大学物理学与天文学副教授Wai-Lun Chan表示，若太阳能涂料研发成功，就不需要用昂贵的设备制造太阳能电池，进一步降低太阳能技术成本。
过去也有许多团队着手研究太阳能电池涂料，像是美国水牛城大学2013年与澳洲墨尔本皇家理工大学在2017年都有推出相关成果，但皆因为电池难吸收光线而作罢，澳洲研究员更称太阳能涂料是5年内不可能上市的产品。
那么要如何突破困境呢？一般晶体硅太阳能是种多层结构，由上下电极与P型、N型半导体等构成，当半导体吸收阳光时，PN结会产生电子电洞对（electron-hole pair），带正电的电洞与带负电的电子会分别向P型半导体与N型半导体移动，进而产生电流与电压。
而在有机太阳能设计中，主动层是把电子施体（donor）与电子受体（acceptor）两种有机材料均匀混合而成，电极与半导体也都会溶解成液体状态，需要先进行分层才能接线发电，除此之外，有机材料内部的电子也不会移动，因此许多电子缺少配对物“电洞”。
根据堪萨斯大学团队最新研究，他们发现2D半导体二硫化钼的原子层可产生多个自由电子（Free Electrons），这些电子不会受缺少电洞影响，能在外电场的作用下发生定向运动，进而产生电流。
根据团队发布在《Journal of American Chemical Society》的研究，目前已经研发出能用印刷制造、甚至变成特殊涂料的太阳能电池，除此之外，材料不仅便宜，还容易制造。Chan指出，未来科学家或许能用这概念，制造出能用来画画的太阳能技术。
不过现在有机太阳能涂料还有许多进步空间，目前团队尚未公布转换效率或是相关原型，其他实验室最高转换效率也仅15%，更存在着耐用性、稳定性等问题，但若太阳能染料研发有成，原先就剧有轻薄、低成本、易回收、可挠优势的有机太阳能，将再添新战力。