可折叠太阳能电池，“透明纸”将改变电子元器件未来

2013-7-5 11:09| 发布者: apple| 查看: 1652| 评论: 0|来自: 日经能源环境网

摘要: 日本大阪大学产业科学研究所副教授能木雅也开发出了一种“透明纸”，该产品具有塑料薄膜及薄板玻璃等材料不具备的出色特性。能木副教授为了充分利用其特性，还开发出了又轻又薄、可折叠至很小的太阳能电池。此项 ...

无缝隙层叠纤维素纳米纤维

   能木副教授产生使用纤维素纳米纤维制作透明纸的想法是在2007年前后。

   纸原本是指“从木材等植物中提取纤维素纤维，经过敲打梳理，使其分散在水中，然后利用金属丝网等进行过滤，使其铺展开来，以便平整地层叠在一起，最终沥干水分后制成的片状物”。

   纤维表面存在带负电荷的羟基，纸基本上就是通过这种羟基相互结合形成氢键而制成的。纤维之间并不是相互缠绕，而是通过氢键附着在一起。敲打梳理纤维是为了加大比表面积，增加相结合的羟基数量。

   通常情况下，纸材料所用的纤维直径约为15微米。层叠这种纤维后，纤维之间会形成无数的细小缝隙，从而形成多孔结构。这样会导致光散射，因此纸张是不透明的。换个通俗的说法，这与没有空气进入的冰是透明的，而含有大量空气的刨冰是白色的是一个道理。

   能木副教授就着眼于这一点。他的思路是，如果密密麻麻无缝隙地层叠比光波长还微细的纤维素纳米纤维，就不会发生光散射，因此应该可以制作出透明纸。结果和预期一样。2008年，能木副教授成功制作出了透明纸。

   顺便一提，从2003年到2009年，能木副教授在日本京都大学生存圈研究所矢野浩之教授的研究室作研究员，在这期间，他与同事阿部贤太郎助教成功地以机械方式提取出了纤维素纳米纤维。

   能木副教授的专业是研究树木的林产学，在学生时代就曾到印度尼西亚等地的热带雨林进行过实地考察。他正式开始研究纤维素纳米纤维是在2003年进入京都大学以后。

　　开发可折叠的太阳能电池

   能木副教授成功制作出透明纸后，于2009年11月进入大阪大学产业科学研究所，在专攻尖端安装材料的菅沼克昭教授的研究室任助教。2010年，作为透明纸的实用事例，在该研究所辛川诚助教的协助下，开始着手制作有机薄膜太阳能电池。

能木副教授与辛川助教利用透明纸制作的有机薄膜太阳能电池。

   有机薄膜太阳能电池是实用化备受期待的新一代太阳能电池，正如其名字所示，在光电转换层采用了有机化合物。由于以薄膜为基板，可使用印刷技术方便地进行制造，因此与以往的结晶硅型太阳能电池相比，不仅能降低生产成本，而且还具有又轻又薄、并可弯曲的特点。因此，应用范围相当广，可进行各种设计加工。

   实际上，能木副教授在制作出透明纸时，还就制作太阳能电池，向几位有机薄膜太阳能电池研究人员进行了咨询。但并没有得到爽快的答复。

   他们的意见是，全球正在推进以塑料薄膜为基板的研发，为了提高能源转换效率，研发竞争日益加速，在这一背景下，为什么要特意去使用毫不熟悉的新材料呢？

   能木副教授回顾说：“辛川助教和我一样，同是农学系毕业，学的都是林产学专业。以前虽然曾在学会上见过面，但万万没有想到他会在大阪大学的产业科学研究所，从事有机电子材料的研究。有次在走廊碰见时，禁不住和他说：‘我想用透明纸作基板，制作有机薄膜太阳能电池，你来帮我吧。’他随即就表示，‘似乎很有趣。一定帮忙’。他之所以欣然同意，正是因为他熟知纤维素纳米纤维的特性。我真幸运啊。”

　　

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