生产“电子墨水”的新方法-太阳能电池价格像将来的屋顶瓦一样便宜？

明尼苏达大学科学与工程学院和国家可再生能源实验室的研究人员已经开发出一种新的生产“电子墨水”的方法，这种电子墨水是用无毒的纳米级硅晶体制成的一种特殊形式的墨水。研究人员说，他们的新技术使太阳能电池便宜如屋顶的带状窗的可能性更加接近现实，并且降低了各种其他电子产品的生产成本。

明尼苏达大学机械工程学教授Uwe Kortshagen说：“想象一个世界，每个发展中国家的孩子都可以从价格不到10美元的触摸板或最终成本低于化石燃料的家用太阳能电池中学习阅读和数学，”一篇详细介绍这项研究的新论文的作者之一。

电子墨水如此珍贵的原因在于，“墨水”本质上可以用于“打印”电子产品，这可能是生产许多常用电子设备的便宜得多的方式。

来自流经等离子体反应器玻璃管的激发氩气原子发出的光。等离子体是一种反应性环境，用于生产硅纳米晶体，可用于廉价的下一代电子产品。明尼苏达大学

明尼苏达大学机械工程博士学位的学生，这项新研究的主要作者兰斯·惠勒说：“生产电子产品的过程几乎就像在垒球球衣上丝网印刷数字一样。”

但是，该过程仍然存在一些问题，其中一些是新研究解决的问题。

明尼苏达大学继续：

首先，普遍需要有机“皂样”分子（称为配体）来生产具有良好保存期限的油墨，但这些分子在印刷后会在薄膜中造成有害的残留物。这导致电性能对于电子设备而言太差的膜。其次，通常会故意将纳米粒子植入杂质（称为“掺杂”的过程）以增强其电性能。

在这篇新论文中，研究人员解释了一种使用电离气体（称为非热等离子体）的新方法，该方法不仅可以产生硅纳米晶体，而且可以在其表面覆盖一层氯原子。氯的这一表层诱导了与许多广泛使用的溶剂的相互作用，从而可以生产出稳定的，寿命长而又不需要有机配体分子的硅油墨。此外，研究人员发现，这些溶剂会导致对用其硅墨水印刷的薄膜进行掺杂，从而使其电导率比未掺杂的硅纳米颗粒薄膜大1,000倍。研究人员对他们的发现拥有临时专利。

Kortshagen表示：“这项研究意味着，我们向使用无毒化学品生产更纯净，更稳定的电子墨水迈出了一步。”“这里更大的目标是找到一种方法，使这项研究可以使所有人受益并真正发挥作用。”

这项工作主要由能源前沿研究中心高级太阳光物理研究中心资助。

这项新研究刚刚发表在《自然通讯》杂志上。