與其他太陽(yáng)能電池技術(shù)相比，由碳基材料制成的有機(jī)太陽(yáng)能電池展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。例如他們可以通過(guò)低成本的印刷技術(shù)來(lái)制造，此外還可以制成半透明的，應(yīng)用在集成建筑上。良好的靈活性和低重量使它們成為物聯(lián)網(wǎng)傳感器動(dòng)力材料的最佳選擇。

有機(jī)太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)面臨的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是，它們通常會(huì)有巨大的能量損失。日前，來(lái)自7個(gè)研究機(jī)構(gòu)的25名研究人員共同制定了“設(shè)計(jì)高效有機(jī)太陽(yáng)能電池”的條例。這項(xiàng)研究是由瑞典林平大學(xué)的副教授高峰（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的。

林平大學(xué)生物分子與有機(jī)電子學(xué)系副教授高峰（音譯）說(shuō)：“我們已經(jīng)制定了一些合理的設(shè)計(jì)規(guī)則來(lái)減少有機(jī)太陽(yáng)能電池的能源損耗。遵循這些規(guī)則，我們展示了一系列具有低能量損耗和高功率轉(zhuǎn)換效率的有機(jī)太陽(yáng)能電池樣品?！?/p>

這一設(shè)計(jì)規(guī)則挑戰(zhàn)了之前的一些觀(guān)點(diǎn)，并發(fā)表在著名的自然材料雜志上的一篇文章中。

利用這些設(shè)計(jì)規(guī)則，有機(jī)太陽(yáng)能電池有望在電力轉(zhuǎn)換效率方面趕上競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，電力轉(zhuǎn)換效率指的是將太陽(yáng)的輻射能量轉(zhuǎn)換為電能的能量比例。通過(guò)太陽(yáng)能電池獲得的太陽(yáng)能量的理論極限在33%左右。以硅為基礎(chǔ)的太陽(yáng)能電池在實(shí)驗(yàn)室中最多達(dá)到了25%。迄今為止，研究人員一直認(rèn)為有機(jī)太陽(yáng)能電池的極限較低。

但是林平大學(xué)生物分子和有機(jī)電子教授OlleInganas說(shuō)：“現(xiàn)在，我們都知道無(wú)論是硅、鈣鈦礦，還是聚合物制造的太陽(yáng)能電池的理論極限是相同的，是沒(méi)有區(qū)別的?！?/p>

當(dāng)來(lái)自太陽(yáng)的光子被太陽(yáng)能電池中的半導(dǎo)體聚合物吸收時(shí)，供體材料中的電子被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，并且在電子保持被吸引的基態(tài)中形成空穴。太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)中添加了一個(gè)受體材料來(lái)分離這些束縛的電子和空穴。然而，這種受體材料通常會(huì)導(dǎo)致額外的能量損失，這一問(wèn)題困擾了有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域超過(guò)20年。

發(fā)表于自然材料中的這篇文章提出了兩項(xiàng)基本規(guī)則，以最大限度地減少高效有機(jī)太陽(yáng)能電池的能源損耗：

1.將供體和受體成分之間的能量抵消降到最低。

2.確保混合物中的低間隙組分有很高的光致發(fā)光特性。

美國(guó)，我國(guó)和歐洲的七個(gè)研究機(jī)構(gòu)的研究人員共同研究了大約十二種材料，其中一些材料已在此前報(bào)道，有一些材料則是全新開(kāi)發(fā)的。他們用這些材料來(lái)證明新理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的，盡管它與先前認(rèn)同的觀(guān)點(diǎn)有些不同。

本文摘自：材料科技在線(xiàn)