研究人員探討有機太陽能電池板的發展前景

蓋世汽車訊 目前的太陽能發電設備主要使用矽基太陽能電池板，但這些電池板堅硬笨重，可能會被塑料太陽能電池板替代，後者輕巧靈活，可印刷粘貼在建築物上，或置於窗戶或汽車上，將光轉化為電能。

（圖片來源：techxplore）

標準太陽能電池板由晶體矽製成，因其每平方米重20至30公斤，無法輕鬆地安裝在建築物的屋頂或立面上。然而，與矽光伏電池板相比，還有一種更靈活的替代品。

據外媒報導，歐洲研究人員正在研究有機光伏（OPV）技術，簡單地說就是含碳分子。OPV可以被視為塑料太陽能電池，比矽基太陽能電池板更有優勢。美國普林斯頓大學（Princeton University）理論物理學家Francesca Fassioli博士表示：「它們的製造工藝（可能會）更便宜，重量更輕，結構靈活，並且原則上可以更加環保。」

塑料太陽能電池板的重量約為每平方米500克，比矽電池板輕40倍以上。塑料電池板可以安裝在建築物正面，也可以置於建築物屋頂上，這些屋頂可能難以安全支撐標準太陽能電池板。塑料太陽能電池比矽太陽能電池薄得多，可節省大量材料，更易於製造。法國阿爾莫公司（Armor）的研發和創新經理Damien Hau表示：「矽技術和OPV之間的主要區別在於，我們能夠將其作為薄膜印刷或塗覆在某物上。」

該公司去年推出的首批此類產品之一，已安裝在南特附近的商業溫室，用於遮陽和發電。阿爾莫最近收購了德國Opvius公司，後者專門設計可用於建築裝飾的塑料太陽能電池板。有機光伏可以只有幾毫米厚，可以放在塑料聚酯膜上。阿爾莫公司推出可以安裝在窗玻璃內的薄半透明有機光伏，這樣辦公室的窗戶就可以濾掉一些陽光，同時將其轉化為電能。

塑料太陽能電池板是一項新技術，歐洲公司將其作為一種替代方案來推動。今天，世界上幾乎90%的光伏電池板都由晶體矽製成，這是已經在市場上運轉幾十年的成熟技術，通常能將18-22%的太陽能轉化為電能。相比之下，有機光伏電池板是一項較新的技術，其缺點是效率較低，生產成本較高。

阿爾莫公司主導了價值600萬歐元的新研究項目BOOSTER，全力解決這兩個問題。該聯盟將致力於開發最佳的捕光分子，目前在實驗室中可以達到17%的效率。標準電池板每平方米可產生150到200W的電力，而商業OPV每平方米產生40W，BOOSTER項目的目標是達到150W。

該項目還將致力於降低塑料太陽能電池板的生產成本。例如，作為一種有機材料，塑料太陽能電池板需要屏蔽紫外線輻射，其目前使用的薄膜較為昂貴，這沒有必要。Hau表示：「對於OPV技術，我們並不需要達到同等質量。」 專門為塑料太陽能電池板設計的新薄膜可能便宜得多，但仍能起到作用。

該項目財團由若干公司和學術合作夥伴組成，他們將製作兩個演示產品。首先是可以貼在門、地板、汽車或屋頂上的粘貼式太陽能電池板。Hau說：「這是為了證明還有另一種製造太陽能電池板的方法」。這種粘性集光材料將安裝在義大利能源公司埃尼集團（ENI）的總部。第二個演示產品是將塑料太陽能電池板附著在紡織品上，這種紡織品通常用於覆蓋正在翻新的建築。

推動太陽能發展

除了此項研究，其他科學家也致力於推動太陽能發展，如理論物理學家Fassioli博士。在QuESt項目中，Fassioli博士將不會研究太陽能電池板原型，而是探討有機分子如何與光相互作用的基本原理，以提高有機太陽能電池的電力轉換效率。Fassioli博士表示：「這不是在創造新的分子，而是如何以更聰明的方式使用典型分子。」

簡而言之，在太陽能電池板中，光被分子吸收，分子被激發並釋放電子，從而產生電流。Fassioli博士研究光共振腔如何捕獲光粒子。光共振腔基本由兩個微鏡組成，用於捕獲光粒子。如果將一種材料放入腔內，光子會在材料和共振腔之間不斷交換，從而產生新的混合態。

這種奇怪的混合體被稱為偏振子，由光和物質組成。「這種混合狀態可能涉及數千或數百萬個分子，因此這些分子不再是獨立的，但它們通過結合光共振腔中的光而變得同步。」Fassioli博士稱，「我們認為，可以利用這種激發分子的同步集體行為，來提高光伏發電的效率。」

Fassioli博士指出：「這是一種自下而上的方法，有助於理解改變有機太陽能電池特性的機制，但不能立即投入商用。」人們希望，這項工作將在未來幾年推動有機太陽能電池發展，將更多的太陽光轉化為電能。