透明导电膜现在已成为我们日常生活中不可或缺的一部分

触摸屏对我们所有日常小工具的要求是​​它们是透明的并且同时具有导电性。如果没有这样的薄膜，太阳能电池也无法工作，这种薄膜允许太阳光通过它，但也可以传导产生的电流。常规的“透明导电氧化物”(TCO)膜由铟和氧化锡的混合物组成。铟在电子行业的需求非常大，但很少见，因而价格昂贵。

更便宜的选择(至少就所用材料而言)采用与铝混合的氧化锌，其通常通过等离子体溅射在高真空中施加到基板上。然而，制造过程复杂，使其同样昂贵。此外，它是能源密集型的，因此从生态角度来看并不理想。薄膜和光伏实验室的Empa研究人员现在开发了一种水基方法，将铝和锌盐制成的TCO薄膜应用到基板上-无需真空。

减少能源消耗

该新方法的另一个优点是在生产的最后阶段，其中TCO膜“固化”，基板不必像以前那样被加热到400到600度，而是仅加热到90度。“这意味着我们的方法不仅更便宜，更环保，而且需要更少的能源，甚至可以使用更多的热敏基材，如柔性塑料，”研究团队的HaraldHagendorfer解释道。

然而，最大的区别在于制造过程背后的原理。然而，使用溅射方法，使用高能等离子体在高真空中将TCO膜沉积到基板上，使用Empa方法，这通过一种分子自组织发生。因此，TCO膜“自身”生长-没有随后的高温热处理。使用UV灯的短照射过程足以产生优异的导电性。

然而，在这里也必须克服一个问题：氧化铝锌(AZO)更喜欢向上逐渐变细-就像石灰岩洞穴中的石笋一样。然而，为了获得最佳导电性，“支柱”之间必须没有间隙。Empa团队设计的简单解决方案是在晶体生长过程中使用“分子盖”。因此，该材料只能生长到有限的高度，而是在宽度方向上生长，从而形成一个透明且具有最佳导电性的致密薄膜。

TCO电影变得更加高效

由AyodhyaTiwari领导的Empa团队正在努力进一步改进AZO电影。就导电性和透明性而言，它们已经可以与含铟的TCO薄膜竞争，但是在太阳能电池中的使用仍然需要一些优化。Tiwari和他的同事希望将TCO膜厚度从1微米减少到2微米，再减少到几百纳米。这将使AZO薄膜用于柔性太阳能电池，进一步减少了所用材料的数量。Tiwari的团队目前还与另一家Empa研究小组合作，研究有机太阳能电池的无铟生产，这将使该工艺更便宜，更具可持续性。

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