有机太阳能电池的改变者

2019-02-23 10:25:42
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凭借制造单层有机聚合物太阳能电池的新技术,加州大学圣巴巴拉分校和其他三所大学的科学家们可能很好地将有机光伏技术转变为全新一代的可穿戴设备,并实现小规模的分布式发电。

基于简单掺杂溶液的工艺涉及在室温下将有机半导体膜简单地浸入溶液中。这种技术可以取代需要真空处理的更复杂的方法,有可能影响许多设备平台,包括有机印刷电子设备,传感器,光电探测器和发光二极管。研究人员的研究结果发表在“ 自然材料 ”杂志上。

“由于新工艺使用简单,在适用性方面具有普遍性,应该可以配置成大规模生产,因此它有可能大大加速塑料电子产品的广泛实施,其中太阳能电池就是其中的一个例子,”共同作者说。 Guillermo Bazan,UCSB聚合物和有机固体中心主任。“人们可以看到从发光设备到晶体管到透明太阳能电池等技术的影响,这些技术可以融入到建筑设计或温室中。”

在许多学术和工业实验室研究了20年,有机太阳能电池的功率转换效率持续稳定地提高,实验室价值达到13%,商用硅基电池约为20%。虽然基于聚合物的电池目前效率较低,但它们比硅电池所需的能量更少,并且在其寿命结束时更容易回收。

这种新方法提供了一种在有机半导体薄膜中诱导p型电掺杂的方法,为最有效的聚合物太阳能电池中使用的空气敏感氧化钼层提供了更简单的替代方案。将有机半导体薄膜及其混合物浸入硝基甲烷中的多金属氧酸盐溶液中短时间 - 大约几分钟。这些新器件的几何形状是独特的,因为空穴和电子收集的功能被内置在光吸收有源层中,从而产生具有很少界面的最简单的单层几何形状。

“高性能有机太阳能电池需要多层器件结构,”共同作者,加州大学圣地亚哥分校化学与生物化学系教授Thuc-Quyen Nguyen说。“用我们的方法实现单层光伏发电将简化器件制造工艺,因此应该降低成本。这些单层器件的初始寿命测试很有希望。这一激动人心的发展将有助于将有机光伏技术转变为商业技术。”

有机太阳能电池在提供透明,灵活且易于制造的能量产生装置的背景下是独特的。这些可能会带来许多新颖的应用,例如能量收集窗口和薄膜,通过创建支持作物和生产能源的温室,实现零成本农业。

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