作者︰H M Remii

在陽光底下泛出七彩炫光的肥皂泡，總會給人一種夢幻、虛浮、不切實際的感覺。但一班來自沙地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的科學家，卻利用這些浮幻的肥皂泡，向我們確實地展示了他們的研究成果。他們研發了一種超薄的太陽能電池，材質又薄又輕，使其能黏附在肥皂泡的表面上，可謂給太陽能科技帶來了革新。

銦(Indium)是貴金屬，而且有毒，但在現有的薄膜太陽能技術中，卻是不能缺少的元素。銅銦鎵硒型（CIGS）是第三代太陽能電池的代名詞，效能極高，一塊細小面積的電池，光轉電效率已經達到20.3%，而模組的效率也達14%。可是，因原料稀有，再加上複雜的製作過程，這種電池的生產成本非常高。因此科學家們都在積極研發效率高、成本低的薄膜太陽能電池。

KAUST的研究團隊在這一範疇中得到了革命性的突破。他們研發出一種極為透明的導電聚合物PEDOT：PSS，這種聚合物中間夾了一層有機太陽能材料，不含任何銦元素，只需利用噴塗印刷（inkjet printing），就能製造出薄得能黏在肥皂泡表面上的超薄太陽能電池。

噴塗印刷並不是一門簡單的學問。要運用這技術製造超薄膜太陽能電池，科學家須特意為太陽能電池調配出具特殊功能的油墨（functional inks），更要克服墨盒和墨水之間的分子間作用力（intermolecular force），方能從極小的噴嘴中噴射出一滴滴油墨，然後才處理乾燥墨膜、成品等工序。

這種「噴塗式超薄膜太陽能電池」（inkjet-printed ultrathin solar cell）的外層塗有防水的聚對二甲苯（parylene），可避免太陽能電池因風雨而導致的耗損。在玻璃基板實際測試後，研究團隊發現其光轉電效率為 4.73%。雖然效率不高，但研究團隊認為，這種技術另有優勢：噴墨印刷透過電腦輔助，不但使太陽能板的設計更多樣化，更能將墨水準確地噴印於特定位置上，不用模具，就能製作出各式各樣的特殊元件，既節省原料、又能降低成本。

再者，噴塗式超薄膜太陽能電池不含有毒貴金屬銦，加上它極輕極薄，適合應用在發展受限於電池大小的設備上，例如小型感測器、穿戴式電子設備、電子皮膚、飛行器感測器、生物感測器等。希望在不久的將來，科學家能進一步提高噴塗式超薄膜太陽能電池的發電效率，進而擴大它的應用範圍。

資料來源︰
https://technews.tw/2020/09/03/inkjet-printed-solar/
https://baike.baidu.hk/item/%E9%8A%85%E9%8A%A6%E9%8E%B5%E7%A1%92/3558514
https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/1016/thin-skinned-solar-panels-printed-with-inkjet
https://newatlas.com/energy/inkjet-printed-ultrathin-solar-cells/
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/admt.202000226

圖片來源︰
https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/1016/thin-skinned-solar-panels-printed-with-inkjet