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新材料提升聚合物太阳能电池效率记录

发布日期:2014-11-15 作者:管理员 审核人:管理员 审批人:管理员

北卡罗莱纳州立大学和香港科技大学的研究人员发现,一种来自新半导电聚合物家族的温控聚合物,是大量生产高效有机太阳能电池的关键。他们的研究结果也打开了尝试使用不同化学混合物充当电池活性表层的实验之门。

聚合物太阳能电池是一种聚合物供体和富勒烯受体的精控混合体。这种电池的制作方式是这样的:在聚合物与富勒烯中加入溶剂,直到混合物变成液态,然后把液体在平面上薄薄地展开。随着溶剂蒸发、薄层固化,供体材料逐渐硬化成微小且高度有序的“团块”,团块与其他无序的供体分子相连接,四周交织着受体。目前最有效的有机太阳能电池就是由两种不同富勒烯制造而成的。

北卡罗来纳州物理学家哈拉尔德·阿德(Harald Ade)和博士后研究员马伟(Wei Ma)此前已经研究过太阳能电池的形态,发现供体层内团块的大小规模——或层内相邻分子间的相互作用——是太阳能电池效率的主要驱动因素。

在《自然通讯》上刊登的一篇论文里,阿德、马伟(Wei Ma)和一支来自香港科技大学何晏(He Yan)带领的化学家团队证实了尺寸大小以及设备中的聚合物都有强烈的温度依赖性。他们还证实,使用大量的富勒烯作为替代材料可以达得10.8%的记录效率 ——高于目前公布的9.8%。值得一提的是,这样的效率通过厚膜装置亦可实现。

“我们一旦了解温度如何影响这种聚集物材料和太阳能电池的形态,就能让化学家们在处理活性层的不同化学成分时享有更多自由。”阿德说。何晏的团队尝试了使用10种不同混合物达到10%的效率目标,以及加大薄膜厚度时的情况。由此确定这种太阳能电池能够通过现有方法大量生产,譬如槽模铸造法以及类似于报纸印刷的滚轴法,而无须为达到厚度的精确控制而采用更昂贵的生产工艺。

“我们希望这些研究结果能让他人尝试不同的聚合物:富勒烯混合物,从而进一步提高太阳能电池效率,降低生产成本,并找到一种新的商业上可行的能源获取方式。”

(来源:绿色未来)

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