隨著世界范圍內(nèi)對(duì)新能源的需求，廉價(jià)環(huán)保的聚合物太陽能電池逐漸受到關(guān)注，但是一般的聚合物太陽能電池能量利用率較低。日前，RIKEN中心和京都大學(xué)高分子化學(xué)系研發(fā)了一種在光電轉(zhuǎn)換過程中，可有效減少太陽能光子能量損失的聚合物。
來自日本的研究團(tuán)隊(duì)探索出了一種新型的將太陽能更加有效地轉(zhuǎn)換為電能的方法。
太陽能電池的工作原理是來自太陽能的光子撞擊一個(gè)電子，并使之移動(dòng)產(chǎn)生電流。在這個(gè)光能轉(zhuǎn)換的過程中，聚合物太陽能電池比硅太陽能電池?fù)p失更多光子能量。
“在聚合物太陽能電池中，光子能量的損失意味著輸出電壓降低，這是限制其能量轉(zhuǎn)換效率最主要的原因之一。”本研究的作者之一Hideo Ohkita解釋說。這項(xiàng)研究的內(nèi)容《High-efficiency polymer solar cells with small photon energy loss》發(fā)表在2015年12月2號(hào)的Nature雜志上。
基于以上原因，該團(tuán)隊(duì)開始嘗試新型聚合物材料，其中氧原子（而非硫原子）處于關(guān)鍵位置，并且發(fā)現(xiàn)這種新材料能夠從太陽光中獲取和利用更多能量，從而能夠攻克光能轉(zhuǎn)換過程中的關(guān)鍵性障礙。
“這種新型聚合物可以大幅度減少光子能量損失，使太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)9%，同時(shí)提高開路電壓。”Itaru Osaka 解釋說。
我們通常將能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)15%視為太陽能電池的突破目標(biāo)，這樣優(yōu)異性能有望將聚合物電池推向商業(yè)化。
“我們通過獲得高的短路電壓和高的開路電壓，從而使單結(jié)太陽能電池效率突破15%成為可能，這也將對(duì)整個(gè)太陽能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響。”他繼續(xù)說道。
