考納斯理工大學 (KTU) 的研究人員開發了一種新技術,可以提高有機太陽能電池的效率。


有機太陽能電池由豐富的有機元素組成,如碳、氫、氮、氟、氧和硫。這些原材料豐富、價格低廉且易于回收。


有機太陽能電池可以實現18.4% 轉換效率


盡管有機光伏 (OPV) 元件更輕、更具延展性且生產成本更低,但它們的熟練程度仍落后于其他光伏技術,如硅樹脂、鈣鈦礦和串聯太陽能電池。但是,希望這種情況很快就會改變。


開發有機太陽能電池


2018 年底,來自考納斯理工大學的立陶宛化學家團隊制造了一種材料,該材料可自主組裝成分子厚的層(稱為單層),可以覆蓋一系列表面并起到空穴傳輸層的作用在太陽能元件中。


到目前為止,自組裝單層 (SAM) 已被用于生產無與倫比的鈣鈦礦/硅和 CIGS/鈣鈦礦串聯太陽能電池。然而,該技術也證明了自己非常有效——當應用于有機太陽能電池時,達到了近乎破紀錄的 18.4 功率轉換——由沙特阿拉伯 KAUST 大學的 Thomas Anthopoulos 教授領導的團隊創造。


“我們對用于 SAM 形成的材料進行了一些修改,以使其適合有機太陽能元件。然而,我們的技術為光伏元件的生產提供了突破性的方法,但仍然保持不變:將表面浸入溶液中并形成分子厚的半導體層。該技術便宜、高效且用途廣泛”,該發明的共同作者、KTU 化學技術學院的 Artiom Magomedov 博士解釋說。


推進光伏技術


由于KTU科學家生產的材料現已商業化并在市場上為世界各地的研究團體和公司廣泛提供,這一突破將繼續推動光伏技術的發展。


“去年,我們注意到KAUST的研究人員發表的一篇文章,他們描述了他們在使用我們的 SAM 時實現了非常高的有機太陽能電池效率。我們聯系了科學家,并提出合作提高材料的能力。由于大流行的限制,所有合作都是遠程的——我們通過郵寄方式發送了合成材料,我們在沙特阿拉伯的同事制造了有機太陽能電池并測量了它們的性能”,Magomedov 博士評論道。


使用 Br-2PACz 分子薄涂層作為空穴傳輸層的有機太陽能電池實現了 18.4% 的功率轉換效率,這是目前 OPV 技術中最高的。此外,所創建的電極在化學上是穩定的,在去除 SAM 后,它可以被回收和再利用,以組裝新的高性能 OPV 電池。


該團隊強調,類似 SAM 的使用可能會擴展到其他應用中,例如發光二極管、光電探測器或有機晶體管。據 Magomedov 博士稱,目前正在開發的所有不同太陽能技術都將在市場上找到自己的位置——因為 OPV 電池更輕、透明和靈活,它們可以應用于無人機充電、家用電子產品和室內光伏發電。目前,還沒有大規模生產 OPV 元件。


有機太陽能電池可以實現18.4% 轉換效率


“有機元素的半導體性能低于非有機材料。因此,所實現的效率結果對于在該領域工作的每個人來說都非常令人印象深刻。KTU 團隊負責人 Vytautas Getautis 教授總結道,在出版后,一家瑞典公司 Dyenamo 已經獲得了生產我們為有機太陽能元件量身定制的材料的許可,因為他們看到了這項技術的潛力。


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