華威大學研究人員開發有機太陽能電池 可用於汽車曲面車身

2020-12-05 騰訊汽車

（圖源：華威官網）

據外媒報導，研究人員發現，在太陽能電池中，可利用有機分子混合物，吸收陽光並將其轉換成電能。此外，這種電池還能應用於汽車車身等曲面。這一發現挑戰傳統觀念，有助於早日實現太陽能電池的商業化應用。

在基本的有機太陽能電池中，有機半導體薄膜夾在兩個電極之間。該薄膜將有機半導體層中產生的電荷提取到外部電路中。長期以來，人們一直認為，電極表面需要達到100%導電，才能最大限度地提取電荷。

英國華威大學（University of Warwick）的科學家們發現，在有機太陽能電池中，只要電極表面有1%的面積導電，就能充分發揮功效。因此，在電極與捕光有機半導體層之間的界面處，可以使用一系列複合材料，來改善器件性能和降低成本。化學系首席研究員Ross Hatton表示：「人們普遍認為，想要優化有機太陽能電池性能，需使電極和有機半導體之間的界面，達到面積最大化。我們對此提出質疑。」為了找到答案，研究人員研製出一種電極模型，對表面進行系統化改造。從中可以看出，即使電極表面99%都絕緣，只要導電區域距離不遠，其表現與表面100%導電時一樣。

在高性能有機太陽能電池中，電極和集光有機半導體層之間的界面處，設有額外的透明層。對於優化設備中的光分布和提高穩定性，這些透明層必不可少。當然，前提是必須將電荷傳導到電極上。這是一項艱巨的任務，因為能夠同時滿足所有要求的材料並不多。博士後研究員Dinesha Dabera解釋說：「從新發現中可以看出，絕緣體和導電納米顆粒複合材料，在這方面具有很大的應用潛力，比如碳納米管、石墨烯碎片或金屬納米顆粒。這些材料有助於提高設備性能，降低成本。目前，有機太陽能電池非常接近但沒有完全實現商業化，因此，如有任何技術，能進一步降低成本，同時提高性能，都有助於實現這一目標。」

有機太陽能電池不含毒元素，可在低溫下採用輥對輥式沉積（roll-to-roll deposition）加工。因此，這種電池更具有環保性，不僅碳足跡極低，而且能源回收時間短。Hatton說：「我們所要做的是，演示太陽能電池的設計方法，提供更廣泛的材料選擇，推動實現商業化。」

Hatton表示：「目前，人們對太陽能電池的需求迅速增長。這種電池可安裝於輕質、可調色柔性基板。傳統矽太陽能電池，很適合在太陽能農場和建築物屋頂上，用於大規模發電。但是，它們很難滿足電動汽車的需求，也難以集成到建築物的窗戶上，而這些已不再是小眾應用。有機太陽能電池可以安裝在這些曲面上，並且非常輕巧，又不佔空間。這一發現或將推動新型柔性太陽能電池的發展，給設計者提供更多的材料選擇，以實現商業化應用。」

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