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瑞典改良有机太阳能印刷制程,以活性聚合物减少电池缺陷

导读: 有机太阳能电池具有柔软与低成本优势,更能使用低价材料和简易印刷技术制造出有机太阳能电池,因此该电池在太阳光电应用潜力相当高,而近期瑞典林雪坪大学(LiU)开发新型印刷制程,进一步降低电池成本,并减少有机太阳能性能缺陷。

有机太阳能电池具有柔软与低成本优势,更能使用低价材料和简易印刷技术制造出有机太阳能电池,因此该电池在太阳光电应用潜力相当高,而近期瑞典林雪坪大学(LiU)开发新型印刷制程,进一步降低电池成本,并减少有机太阳能性能缺陷。

LiU 生物分子与有机电子教授 Olle Ingan?s 表示,有机太阳能电池可以制造成半透明、柔软、可挠式样式,甚至可添入不同颜色,而且制造成本相当低廉。基于这些特性,有机太阳能电池可用在任何地方,而该团队为提升性能,改良电池印刷过程。

(Source:LiU)

研究首先显示在阴阳电极添入电导聚合物 PEDOT:PSS 的有机太阳能电池,电池上的细纹为阴极型(cathode-type)与阳极型材料,吸收光并产生电子的活性层(active layer)则位于两极之间。

研究指出,当电极与活性层两者相互覆叠成薄膜时,原有的缺陷在印刷过程中会被另一层缺陷侵蚀(attack),导致瑕疵越来越严重,最终造成电池内部短路。虽然电流就可解决大部分问题,但 Olle Ingan?s 表示必须排除每个缺陷,不过这不仅耗时,且很难修捕所有电池,这也意味着电池模组会有一定故障率。

如今研究团队已成功找出新方法解决问题,研究员用活性聚合物(active polymer)材料替代黏着胶(glue),因此在印刷过程中,电极与活性层叠加前会被聚合物材料包覆,且由于只印刷两层,缺陷数量较少,在积层(lamination)过程中两层缺陷相对的可能性不大。

Olle Ingan?s表示,团队也发现使用新制程将两层叠压在一起时,会形成一个灵活且稳固的电池模组,且光电流(photocurrent)也提升近 45%。

研究也指出湿度会影响电池效率,由于电子会被材料中的缺陷(traps)捕获,电子将难以抵达电极,于是研究透过制造该阳极和阴极薄膜,将薄膜与活性聚合物隔离于空气,成功解决这项挑战。Olle Ingan?s 表示,「我们也同时证明,这种积层方式适用于各种不同聚合物组合,且能源效率也与传统制造方法一样高。」,论文已发布在科学杂志《npj Flexible Electronics》。(来源:Technews科技新报)

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