印刷光伏技术的新里程碑

2019-02-23 17:53:51
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有机太阳能电池被认为是用于光伏发电的标准硅电池的竞争性替代品。它们非常薄,柔韧且半透明,可以集成到窗户玻璃中或由建筑师用作大型照明装置中的设计元素。

与通常安装在建筑物屋顶上的光伏系统中的硅电池相比,有机太阳能电池由称为富勒烯的特殊半导体聚合物制成 - 微小的碳分子看起来像足球。使用富勒烯使细胞高效但耐用性降低,这意味着它们不能在30年以上的时间内与标准技术相匹配。“这些太阳能电池的环境稳定性还不够,”光伏研究员兼材料科学家,电子与能源技术材料主席Christoph Brabec教授说。

然而,这即将改变。来自伦敦帝国理工学院和阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的同事,由布拉贝克教授和FAU博士候选人材料科学家Nicola Gasparini领导的FAU研究人员现在设法找到了富勒烯的替代品。'我们已经确定了一种新的有机分子,它不是基于富勒烯。Christoph Brabec解释说,与其他接收器相比 - 它们是光伏发电的基本元素 - 它在功能方面属于自己的一类。虽然富勒烯仅吸收非常少量的光,但新分子能够转化非常大量的光。吸收的阳光越多,效率越高。“ 这是国际研究界的一项重大突破,该研究界一直在寻找可替代富勒烯的新细胞技术,从而降低太阳能的生产成本。根据Brabec教授的说法,这将使利用光伏发电生产能源成为化石燃料的竞争替代品。在确定生产能源的成本时,将来自源(在这种情况下为太阳)的能量转换成电能所需的所有成本都考虑在内。

在他们的研究中,研究人员证明了他们新开发的聚合物的记录稳定性和效率。“我们测量的空气稳定性显着提高,即使温度高达140度,”Brabec教授解释道。“我们希望能够使用这些材料生产稳定的太阳能电池,效率超过百分之十。”

另一个显着的好处是用于印刷新有机材料的方法较便宜。代替使用昂贵的半导体技术,由薄聚合物基板组成的光伏元件在生产线上生产,在那里它们被印刷和涂覆。另外,太阳膜可以制成不同的颜色。这将使建筑师在为其设计选择颜色组合时具有更大的自由度,并使汽车制造商能够在其车辆的玻璃屋顶中安装特殊的有机太阳能电池。新技术还为化学工业开辟了一系列新的可能性,以改进现有应用并开发新应用。

鉴于这一切,很明显,FAU的研究人员已经成功地在太阳能研究方面取得了重大进展。克里斯托夫·布拉贝克说:“新发现突出了FAU研究人员在跨学科团队中共同工作的出色工作和高标准。” “下一代光伏技术发展的这一重要里程碑证明了他们卓越的研究技能。” 新的太阳能电池组件是与伦敦帝国理工学院的Derya Baran博士密切合作开发的,他在完成博士学位后在FAU花了一些时间进行研究。研究人员还与沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学(KAUST)和美国斯坦福大学合作。

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