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中國有機太陽能電池研究獲新突破

【香港中通社8月10日電】中國科研團隊近日運用自主設計、製備的有機太陽能電池材料和器件,實現了17.3%的光電轉化效率,刷新了最高轉化效率為15%的紀錄。
據報道,8月10日,上述由中國南開大學陳永勝教授團隊完成的研究成果發表在國際學術期刊《科學》上。研究顯示,該團隊設計、製備的具有高效、寬光譜吸收特性的疊層有機太陽能電池材料和器件,實現了17.3%的光電轉化效率,刷新了目前全球相關文獻記載的有機/高分子太陽能電池能量轉化效率的世界紀錄。
近年來,有機太陽能電池研究迅猛發展,實現了14%—15%的光電轉化效率,但仍落後於其他以無機材料(如矽)為主的太陽能電池。陳永勝解釋說,主要是由於有機高分子材料本身較低的載流子遷移率限制了活性層厚度,使得太陽光不能得到有效利用。
陳永勝指出,疊層太陽能電池不僅能克服上述難題,還可以充分發揮有機和高分子材料結構與性質優良的可調性特徵,更有效地利用太陽光,從而實現更高的轉換效率。
研究團隊利用半經驗模型,一開始從理論上預測有機太陽能電池的最高效率可達20%以上。在此基礎上,他們以兩種具有良好互補吸收性能的材料作為電池的活性層材料,採用成本低廉與工業化生產兼容的溶液加工方法,製備了一種高效的有機太陽能器件,最終獲得了17.3%的驗證效率。
據悉,有機太陽能電池是解決環境污染、能源危機的有效途徑之一,其在質輕、柔軟、可大面積低成本印刷、環境友好等方面遠優於傳統太陽能電池,被認為是具有重大產業前景的新一代綠色能源技術。近年來,中國科學家致力於研究提升這種電池的性能,就在不久前,國家納米科學中心就在有機太陽能電池界面修飾方面取得了新進展。