2020-03-12 13:16
二氧化钛薄膜通常用于各种类型的太阳能电池中。当前用于制造这样的二氧化钛膜的制造方法需要高温以及昂贵的高端技术。代尔夫特理工大学(TU Delft)的研究人员现已开发出一种完全有机的方法，可以在相对较低的温度下对多孔二氧化钛薄膜进行工程处理。
在最近发表于《Advanced Sustainable Systems》上的一篇论文中，代尔夫特的研究人员描述了他们如何使用一种名为木瓜蛋白酶的酶，这种酶可以通过简单的浸涂程序自然地在木瓜果实中发现。TU Delft的研究人员Duncan McMillan博士解释说：“在常规的家用烤箱中温和加热导致大部分有机材料蒸发，留下了多孔的二氧化钛薄膜。”
使用新的生产工艺，应用物理学理科硕士生Edward Van Amelrooij制造了首批测试器件：天然染料敏化太阳能电池。McMillan说：“当前的生产方法需要高真空或将样品加热到600摄氏度所需的专用设备。这不仅使工艺非常昂贵，而且还会产生无法堆叠的平坦层，从而产生有限的表面积。”
相反，新方法在几分钟内使用酶驱动的沉积，然后在标准家用烤箱中实现蒸发。事实证明，这些二氧化钛层中至少可以堆叠50个。此外，同样来自代尔夫特大学的Stephan Eijt博士使用正电子湮没光谱法显示二氧化钛层是高度多孔的。McMillan：“这种多孔的性质产生了较大的表面积。我们相信，与现有技术结合使用，将可提高太阳能电池的效率”。
这种易于扩大规模的新生产方法，也为以可持续的方式生产低成本二氧化钛薄膜打开了大门。McMillan说：“这很可能导致廉价的工程太阳能电池可以集成在房屋或办公室的窗户中。”研究人员目前正在通过使用各种染料和调节二氧化钛层的孔隙率来提高太阳能电池的性能和稳定性。
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