塑料電子元器件前景看好
塑料是人類在20世紀(jì)的重大發(fā)明之一,曾經(jīng)在電子產(chǎn)品的外殼制造中立下汗馬功勞。塑料也曾經(jīng)小心翼翼地試圖進(jìn)入電子產(chǎn)品的內(nèi)部, 并且也確實成為制造某些電子元器件產(chǎn)品的重要原料之一。然而,塑料試圖進(jìn)入電子產(chǎn)品的核心部件──半導(dǎo)體芯片的努力,多年以來一直未能成功,只是在2000年榮獲諾貝爾獎的兩位美國和一位日本科學(xué)家發(fā)明了導(dǎo)電塑料之后,塑料才得以堂堂皇皇地登皇入室,成為新一代電子芯片的主角。
多年以來,硅晶體一直在電子材料領(lǐng)域居于龍頭老大的霸主地位,那么, 新崛起的塑料何以能夠向硅晶體的霸位發(fā)起沖擊呢?
原來,硅晶體之所以能夠長期成為電子材料領(lǐng)域的佼佼者,是由于硅晶體具有獨特的優(yōu)勢。在硅晶體制造的電子元器件和芯片中,載流子能以0.1m2/V.s的高遷移率快速傳輸。但在目前的生產(chǎn)工藝條件下,硅晶體的生產(chǎn)成本十分昂貴,尤其是那些對成本比較敏感的消費電子產(chǎn)品行業(yè),往往難以承受這種過于高昂的成本,因此,科學(xué)家們不得不想方設(shè)法尋找其他的廉價替代品。
而作為晶狀硅雛形的非晶硅,雖然價格也比較低廉,但是問題在于,晶狀硅芯片與非晶狀硅芯片都很硬脆、易碎、比重大,都不是可供大消費品選擇的佳品,因此取代非晶硅是塑料芯片短期內(nèi)的目標(biāo)。
制造一面大顯示屏,如采用硅材料是難以成功的,因為其成本太高,太重,技術(shù)難度也很大。更為糟糕的是,晶狀硅材料的生產(chǎn)和加工難度高、費時久、耗資大,涉及到潔凈室與生產(chǎn)線,生產(chǎn)成本高得難以接受。舉例來說,一塊晶狀硅片的生產(chǎn)成本每平方英寸就需要200美元。 但利用非晶狀硅可以把生產(chǎn)成本降低到每平方英寸為2美元,如果利用塑料半導(dǎo)體生產(chǎn)晶片,成本則可以大幅度降低到每平方英寸10美分。
奧地利科學(xué)家采用聚苯乙烯等塑料制造成功一款太陽能電池,效率達(dá)到3%,盡管這一效率還嫌稍低,但是由于它是在世界上首次采用塑料研制而成的, 因此這項成果引起了業(yè)界的普遍關(guān)注。
克里斯蒂安·多普勒公司的科學(xué)家們研究開發(fā)的這項塑料太陽能電池制造技術(shù),其特點是成本較低,解決了長期以來太陽能電池制造成本過于高昂的老大難問題, 使太陽能利用的普及化顯露出一線新的希望。
太陽能電池的研制基于導(dǎo)電塑料的理論,需要采用具有半導(dǎo)體性能的導(dǎo)電塑料。奧地利科學(xué)家在研制太陽能電池的過程中, 采用了聚苯乙烯等碳?xì)浠衔镆约坝杉兲冀M成的富勒式結(jié)構(gòu),將這些物質(zhì)進(jìn)行混合之后,進(jìn)一步制造出質(zhì)地柔軟的薄膜,在薄膜的兩面借助蒸發(fā)工藝涂敷一層銦錫氧化物或者鋁金屬作為電極。由于聚苯乙烯受到光照時能夠釋放出電子,而富勒式結(jié)構(gòu)能夠吸收電子,這時,如果把燈泡連接到兩個電極上,電子會流動,從而使燈泡發(fā)光。塑料太陽能電池的最大優(yōu)勢是制造簡易,耗能極少,成本低廉,因而解決了長期以來硅太陽能電池制造中耗能太大以及成本高昂的瓶頸問題,因此其應(yīng)用前景十分看好。美國新推出的一款導(dǎo)電塑料電池,是采用一種稱為聚苯胺的導(dǎo)電塑料制造一個電極,另外一個電極是鋰,生產(chǎn)出僅有一枚硬幣大小的可以重復(fù)充電的導(dǎo)電塑料電池。德國廠商也用導(dǎo)電塑料制造出僅有普通明信片一般大小的薄型撓性導(dǎo)電塑料電池,可作為便攜式產(chǎn)品的電源。
