新型有机太阳能电池在暗房中转换效率高达25%

2021-12-13      568 次浏览

据外媒报道,最近法国原子能暨替代性能源署科技研究部旗下的能源技术与纳米材料创新实验室(CEA——Liten)与日本东洋纺织(Toyobo)合作研发出新型有机太阳能电池,转换效率在暗房中高达25%,在室内环境很有发电潜力。


我们都知道,如果把市面上常见的硅晶太阳能挪到室内或是弱光环境,人们会发现其发电量大打折扣,不过对于有机太阳能来说,室内环境可能成为它的主战场。


根据最新研究表明,新型有机太阳能在亮度将近暗房的220lux照明下,转换效率高达25%,相较之下普通的非硅晶太阳能转换效率只有16%,新型有机太阳能的效率比非硅晶太阳能高出60%。


有机太阳能的制造材料有很多,制造过程也以低成本、低耗能的涂布或印刷为主,依据不同制程可以做成可挠或透明模块。


Toyobo研发出一种特殊的太阳能材料,它可以溶在无卤溶剂中,因此科学家便能均匀地将材料涂在基板上,CEA——Liten和Toyobo也进一步最佳化溶剂和涂覆技术,除了成功以玻璃基板制造出小型电池,还利用常见塑胶聚对苯二甲酸乙二酯当作基板,制作出18平方公分的有机太阳能。


据了解,该模块在220lux的照度下能够产生130毫瓦电力,转换效率明显更高。


Toyobo表示,未来他们会把材料提供给太阳能电池商,期望能在3年内实现商业化应用。


用于室内的太阳能电池相关技术


中国与瑞典科学家研发的有机太阳能电池,不仅能在客厅、办公室、图书馆等室内发电,转换效率还高达26%。


该团队创造的有机太阳能电池灵活,制造成本低廉,适合在印刷机中制造大型表面。这种电池的光吸收层具有供体和受体材料的混合物,这些材料在调节电池方面具有灵活性,它们针对不同波长的光进行了优化。


根据团队在《NatureEnergy》发表的研究,他们把非富勒烯受体(non-fullereneacceptors,NFAs,也有人简称IDIC)IO-4Cl与聚合物PBDB-TF相互混合,打造出与室内光源「契合」的主动层,能吸收客厅、图书馆与超市等的光线。


非富勒烯受体材料可说是有机太阳能光电转换效率突飞猛进的功臣之一,它让有机太阳能电池有望与硅晶太阳能电池一较高下,除了减少近50%电荷分离造成的能量损失,与此同时转换效率也因此突破至14%以上。


团队目前已研发出两种电池尺寸,其中一个面积约为1平方公分,暴露在1,000照度(跟办公室差不多,烈日大约10万照度)下,开路电压为1.01伏特时,转换效率高达26.1%,已高于市场常见的硅晶太阳能电池;另一个电池则较大,约4平方公分,转换效率表现也不俗,达23%。


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