中国有机太阳能电池效率创20%纪录——未使用有毒化学品

中国研究人员团队开发出一种生产有机太阳能电池（OSC）的新方法，该电池不仅效率更高，而且更环保。如果实现规模化，这项技术将为更经济、更环保的太阳能电池技术铺平道路。

这种新型有机太阳能电池的效率约为20%，对于此类太阳能电池而言非常高，尤其是对于那些不含有毒化学物质的电池。相比之下，例如最近在芬兰开发的同类电池效率仅为18%。

这种新型电池使用了一种常见、安全的溶剂 —— 甲苯，替代了氯仿等其他化学品。由深圳技术大学的研究人员开发的这种电池还被发现具有高度稳定性，非常适合大规模生产。

制造高性能有机太阳能电池的一大挑战是确保内部材料排列精确，既不过于结块也不过于松散。这种内部结构（或称形态结构）直接影响太阳能电池的性能。

高效、无毒有机太阳能板

为解决这一问题，研究人员在太阳能电池的特定层中添加了两种特殊的化学物质（称为ODBC和PDBC）。它们是几乎相同的分子（称为异构体），但效果略有不同。

ODBC具有更强的电引力（称为偶极矩），有助于太阳能电池内部的材料更紧密地排列并更早开始成型。这使结构更加有序，使器件能更有效地吸收阳光并传递能量。将其置于受体层（而非供体层）中，可形成更平滑、更有效的内部结构，并改善电荷的传输。

它们还能减缓干燥过程，因为ODBC和PDBC蒸发较慢，使材料有更多时间沉降成理想的形状和层状结构。这带来了更好的分离和排列，从而提升了性能。

根据他们发表在该主题上的论文，这一突破源于在太阳能电池层中添加了微小的化学辅助剂，称为添加剂。你可以将它们想象成帮助蛋糕均匀膨胀的烘焙辅料。

更简单地说，这些添加剂在材料干燥过程中帮助“引导”其如何“结晶”。为此，它们有助于电荷载流子更好地移动。

仍需更多努力

这些添加剂还增强了太阳能电池的内部结构，使其更加有序和高效。为实现这一点，研究团队测试了多种引入这些辅助剂的方法，并精确确定了在何处以及如何使用它们才能达到最佳效果。

结果不言自明。其中一种配置实现了19.7%的认证效率（经第三方认证），这是使用甲苯等环保溶剂的最佳成绩。另一个系统仅通过使用新方法，效率就从14%提高到了17%。

他们还观察到电池具有更好的长期稳定性和更低的能量损失。展望未来，这种新方法可应用于各种类型的有机太阳能电池。它使我们距离制造出高效、环保且成本效益高的商业化大型太阳能电池板更近了一步。

您可以在期刊《Nano-Micro Letters》上查看这项研究。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！