太陽能電池自動組裝過程:①水油混合物中含有大量單獨(dú)的太陽能電池組件。②每個組件底部含涂有一層親水分子,同時頂部涂有“厭水”分子。 ③組件在水油交界處排成整齊的直線,形成了一個二維平面薄膜。④空白的太陽能電池上含有事先切割好的,為組件準(zhǔn)備的凹痕,并慢慢穿過分界線。⑤當(dāng)太陽能電池慢慢向上拖的時候,組件就已在它上面整齊就位了。

　　近日,研究人員向人們展示了一種既操作簡單又成本低廉的,用來生產(chǎn)可自動組裝的電子設(shè)備的方法。它利用水、油不相溶的原理,讓電子設(shè)備的組件整齊地排在水、油交界的分界線上,該方法特別適用于小型組件的自動組裝,能極度簡化太陽能電池生產(chǎn)工藝。這項(xiàng)研究已經(jīng)刊登于《美國國家科學(xué)院學(xué)報》上。特別值得一提的是,它可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高質(zhì)量電子組件在任何材料的基底上的自動組裝,這一點(diǎn)與“噴墨印刷”等自動組裝技術(shù)恰恰相反。本報以前曾報道過用“納米墨水”“印刷”太陽能電池的技術(shù),但該技術(shù)就只能利用塑料或不銹鋼做基底,應(yīng)用范圍較窄。

　　研究人員設(shè)想,使用該方法,首先要在“空白”設(shè)備基底上刻下小凹痕,與需要組裝的微型電子組件的痕跡精確匹配。因此,研究人員覺得,只要將電子組件沒入水中,它們就會像沙子落入河中一樣,準(zhǔn)確找到應(yīng)該屬于它的位置。但負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的美國明尼蘇達(dá)大學(xué)雅各布教授表示:“過去兩年中,我們一直在努力,但從未實(shí)現(xiàn)過組件裝配的高產(chǎn),因?yàn)橹亓υ谠囼?yàn)中根本不起作用。然后,我們開始思考,如果我們能夠?qū)⑦@些組件集中在一個二維平面薄膜上,然后將空白基底置于類似傳送帶的傳輸系統(tǒng)之上,穿過薄膜,那么我們應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)組件裝配的高速和高產(chǎn)。”

　　實(shí)驗(yàn)中,研究人員挑選了水、油交界處作為電子組件集中的“二維平面”。首先,他們準(zhǔn)備好和以前一樣的空白設(shè)備基底,刻有與電子組件精確匹配的凹痕,凹痕中布滿了低溫焊料。隨后,他們將準(zhǔn)備好的電子配件――直徑為百萬分之一左右的硅、金混合物――兩邊分別涂抹不同的涂料。在硅的一側(cè),涂抹的是由“厭水”分子組成的材料,而在金的一側(cè)則是涂抹的由“親水”分子組成的材料。如果在實(shí)驗(yàn)中能準(zhǔn)確掌握水、油液體的密度,那么一張由電子組件構(gòu)成的“薄膜紙片”就能在二者交界處形成。

　　后來,研究人員將含有空白設(shè)備基底的傳輸系統(tǒng)浸入水中。在基底穿越水、油的交界處時,由于凹痕中的熔料能吸引金,薄膜狀的組件便能準(zhǔn)確找到為自己設(shè)定的位置。該小組已成功地在3分鐘之內(nèi)制造出了由6.4萬個組件組裝而成的設(shè)備。

　　此外,該方法能用于任何基底的裝配,不管是硬度較大、易彎曲的,或是塑料的、金屬的、半導(dǎo)體的,所以未來前景十分廣闊。華盛頓大學(xué)西雅圖分校納米工程學(xué)教授帕爾維茲表示:“自動組裝也許是將高性能的材料與非傳統(tǒng)的基底相結(jié)合的最好的方法?！币?yàn)樗芙鉀Q帕爾維茲教授認(rèn)為最難解決的問題:數(shù)以千計的、比頭發(fā)絲還薄的組件規(guī)則的直線排列;同時,它還適用于最高性能材料的組裝。因此,人們能利用它在生產(chǎn)太陽能電池的工藝中使用單晶硅,單晶硅在太陽能電池中的性能比其他任何形式的硅都要更優(yōu)越。（覃澤文）