透明太陽能電池

Transparent solar cells
http://www.physorg.com/news163180542.html
http://www.fraunhofer.de/EN/press/pi/2009/06/ResearchNews062009Topic4.jsp

June 2nd, 2009

(PhysOrg.com) -- 如果太陽能電池是透明的，它們將適合當作窗戶與建築物的立面（facades）。物理學塑模（modeling）協助透明電路合適材料的開發，也因而為透明太陽能電池創造基礎。

提供了庭園與毗鄰田野的景觀，那看起與其他窗戶沒兩樣。不過這種窗戶提供額外的功能：它也能夠產生電流。房子的立面也能駕馭太陽能，提供電力給居住者。這就是家庭電力供應未來可能的樣子。使用透明太陽能電池，用來產生能源的表面區域將大幅增加。

為了使透明太陽能電池與透明電子學的願景成真，將需要二種不一樣的透明塗布 -- 一種經由電子（n 型導體）導電，而另一種當中的電洞讓電流能夠流動（p 型導體）。為了製造這些塗層，工程師在基質材料（base material）中摻雜幾個其他原子。端賴他們使用何種原子，他們就獲得不同的導電塗布。N 型導電透明材料為目前最新技術，不過 P 型導體仍問題叢生。它們的傳導率過低，而且它們的透明度經常不佳。製造商需要一種透明的基質材料，能經得起 n 型與 p 型摻雜的考驗。

目前，氧化銦錫（ITO）主要為 n 型導體所用，但成本高昂。銦已成了一種罕見商品，而且其價格自 2002 年以來增加十倍。替代材料的研究因而卯足全力進行中。在此同時，有各種疑問需要被回答，例如，何種材料最適當、它們應該摻雜什麼以獲得良好的導電率、以及它們的透明度如何。在（德國）Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM 的研究科學家與其他 Fraunhofer 同僚合作，開發出材料的物理學模型與方法，那能幫助這種研究。

"如果能夠製造出具有足夠傳導率的透明 p 型導體，那將有可能使得全透明的電子學成真，" Dr. Wolfgang Korner 表示，IWM 研究科學家。利用電子顯微影像，研究者初步測定最常出現在此材料中的晶界（grain boundaries）-- 換言之，整齊結晶體結構中的不規則。這些有缺陷的結構一個原子接著一個原子被塑模。特殊的模擬方法計算電子如何分布在這些結構，以及因而，整體中。從這些資料中，研究者得到這些材料的傳導性與透明度如何。"例如，我們已發現，磷適合 p 型摻雜的氧化鋅，不過氮更加有希望，" Korner 說。

※ 或許應該說「蛋白質」更有前途。

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