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串联有机太阳能电池转换效率提升至 15%,已达商业化标准

导读: ?透过将电池串联在一起,科学家现在已经能让更便宜的有机太阳能电池转换效率从 11% 提升至 15%,其中关键技术在于防止串连电池溶解的同时,还能提升吸收太阳光的能力。

透过将电池串联在一起,科学家现在已经能让更便宜的有机太阳能电池转换效率从 11% 提升至 15%,其中关键技术在于防止串连电池溶解的同时,还能提升吸收太阳光的能力。

有机太阳能电池意指全部或部份成分为有机物的太阳能电池,使用导电聚合物或小分子吸收光并转移电荷,透过改变聚合物等分子长度与官能团改变有机分子能隙,有机物的摩尔消光系数很高,因此只要少量有机物就可以吸收大量的光。

和传统无机硅晶太阳能电池相比,有机太阳能电池由于具大量制备、价格相对低廉,材地柔软可挠曲等特性,在应用方面变得颇有前途,虽然它们同时也有能量转换效率低、稳定性差等缺点尚待克服。

过去几年,有机光伏电池的效率一直停留在 11~12% 左右,但最近来自美国密西根大学的研究人员开发出转换效率可达 15% 的有机太阳能电池,使用寿命可达 20 年,已经达到商业化标准,目前市面上多数太阳能电池板效率都在这范围内。

有机太阳能电池将能减少太阳能系统总成本,使太阳能逐步迈向更绿色的能源,研究人员估计,这类电池能以每千瓦小时 7 美分的成本制造电力,相比之下,据美国能源资讯管理局(Energy Information Administration,缩写 EIA)资料显示,美国平均电力成本为每千瓦时 10.5 美分。

团队基本上是开发一个创新整合系统来吸收可见光与红外光。分析其内部设计,研究人员堆叠了两种有机太阳能电池,一个能从可见光谱波长 350nm 处开始吸收光,另一个则能吸收波长高达 950nm 的近红外光,单一个电池本身效率确实只有 10~11%,但当两个电池串联在一起并加上抗反射涂层后,效率可提高到 15%。

堆叠电池是个困难的挑战,因为用来处理顶部电池的液体会溶解底部电池的膜,团队故另外开发相连层,在防止第一个电池损坏之际仍允许光与电荷通过。

透过提高光的吸收来增加电流,并将能量损失降至最低以增加电压,研究第一作者 Xiaozhou Che 表示,根据计算,此种类型的串联设备不久之后将带来 18% 的转换效率。新研究已发布在《自然-能源》(Nature Energy)期刊。(来源:Technews科技新报)

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