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有機太陽能電池達到創紀錄的效率商業化的基準

來源:鉅大LARGE    2019-06-28    點擊量:147

密歇根大學的研究人員已經證明,有機太陽能電池可以達到15%的效率,這使得更加靈活,廉價的太陽能電池具有商業可行性。

這種效率水平在目前市場上的許多太陽能電池板或光伏電池的范圍內。

“有機光伏發電可能會降低太陽能系統的總成本,使太陽能成為真正無處不在的清潔能源,”PeterA.Franken杰出大學工程學教授和PaulG.Goebel工程學教授StephenForrest說。領導了這項工作。

研究人員估計,有效太陽能電池的效率為15%,壽命為20年,每千瓦時的成本低于7美分。相比之下,根據美國能源情報署的數據,2017年美國的平均電費為每千瓦時10.5美分。

有機太陽能電池將碳納入其結構中,與傳統的“無機”電池相比具有多種優勢。硅基無機太陽能電池板制造成本高-由厚而堅硬的片材組成,需要固定的安裝點。

但是,碳基有機太陽能電池可以廉價地制成卷,這些卷足夠薄以在結構或衣服內彎曲和彎曲,并且可以制成任何顏色,甚至是透明的,以融入其環境中。

盡管有這些優點,但有機太陽能電池缺乏與傳統能源競爭所需的效率。

“在過去的幾年里,有機光伏發電的效率大約在11%到12%之間,”應用物理項目的博士候選人,“自然能源”雜志發表的一項新研究的第一作者肖瀟說。

為了打破它們,研究人員結合了設計和工藝的多項進步。

首先,他們設計了一個系統,它結合了專門的層來吸收可見光和紅外光。基本上它們堆疊了兩個有機太陽能電池-一個能夠從350納米波長的可見光譜吸收光,另一個能夠吸收波長達950納米的近紅外光。

“他們自己,細胞的效率達到10%到11%,”切說。“當我們將它們堆疊在一起時,我們可以增加光吸收,并使用抗反射涂層將效率提高到15%。”

堆疊細胞需要在過程中取得突破。該團隊開發了互連層,可防止損壞第一個電池,并仍允許光和電荷通過。

“這被認為是一個艱難的過程,因為用于加工頂部電池的液體有可能溶解已經沉積在下面的層,”Che說。

最后,該團隊證明他們的新設計,材料和工藝的制造產量高達95%以上。這意味著研究人員成功地創建了幾乎所有沒有短路的器件,并且對于將制造擴展到工業水平非常重要。

盡管創造了創紀錄的效率,該團隊相信他們可以進一步推動他們的進步。

“我們可以改善光吸收以增加電流,并最大限度地減少能量損失以增加電壓,”Che說。“根據計算,這種類型的多結器件預計在不久的將來會有18%的效率。”

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