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在塑料太阳能电池的生产过程中增加额外的溶剂,为什么就能使其转换效率提高2或3倍?针对这个问题,荷兰埃因霍温理工大学(TU/e)的研究人员们如今已经找到答案了。
额外的溶剂所扮演的角色,就像混合在面团中的发酵粉。过去十年来,增添溶剂如何作业的原理一直并不明朗,如今TU/e的研究人员们在最近一期的《自然通讯》中解释了这一机制,并为塑料太阳能电池的发展开启了一个新方向。
塑料太阳能电池或有机太阳能电池使用了聚合物,以取代一般所使用的矽晶,将能量转换成电能。利用塑料作为基本材料降低了这些太阳能电池的成本和重量,并使其具有弹性。但是所产生的电池效率约10%,仍然低于商用矽晶太阳能电池所能达到约15至20%的效率。
大约在十年前,研究人员偶然发现,在塑料太阳能电池的生产过程中增加额外的溶剂(共溶剂),能够使其转换效率提高2至3倍。TU/e教授RenJanssen解释,这些共溶剂如今已用于各种塑料太阳能电池了,但一直没有人真的知道为什么它能带来这么好的转换效率。
据了解这跟太阳能电池的形态有关——即电池中随着阳光作用而移动的电子之间两种混合塑料元件的实际结构。两种有机材料的组成都会在生产过程中溶解,其后则蒸发并且变硬。而这种神秘的共溶剂通常必须在蒸发前加进溶剂中。
由Ren Janssen为主导的TU/e研究人员们利用一种光学技术组合,找到了确切的答案。如果未添加共溶剂,在塑料混合物硬化过程中将会形成较大液滴。这些液滴并不利于电子传输,从而影响太阳能电池的效率。在溶液中添加越多的共溶剂,形成的气泡越小直到完全消失。
研究人员还发现其成因。在硬化过程中会出现两种效果,Janssen解释:一是溶液蒸发,以及聚合物呈现折叠的结构。我们看到共溶剂可以在更早的阶段开始让这种折叠过程出现,这意味着终于不会再形成气泡了。共溶剂便是以这种方式扮演像发酵粉一般的角色,改善了混合物的结构,从而有助于提高太阳能电池的效率。
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未来想为你的智能手机充电,除了可能透过如无线网络的无线充电环境、鼓励你多运动的电动鞋,也可以利用喷墨打印的塑料太阳能电池,只要有光的地方都能吸收能量,且应用范围更多元,比如你的T恤、背包、家中窗帘等都能印上电池。来自德国卡尔斯鲁厄理工学院的专家还表示,用喷墨印刷生产太阳能电池面板
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背包上喷涂一种材料,人们一边走路一边就能给手机、MP3等充电;公交车站防雨棚上覆盖这种材料,乘客就可以一边等车一边给手机充电。这不是科幻电影,而是发生在美国洛杉矶的真实场景。这种神奇的材料就是塑料太阳能电池材料——继晶体硅、无机薄膜之后的第三代太阳能电池材料。而现在,这种被称为太阳能发电行业未来宠儿的材料也已在国内实现了产业化。上周,南京化工园紫金科创特区传出消息,位于该特区的南京欧纳壹有机光电公司已经成功试生产出有机薄膜太阳能电池材料。欧纳壹公司董事长肖淑勇博士表示,相对于晶体硅和无机薄膜而言,纳米级的第三代塑料太阳能电池材料
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新式半透明塑料太阳能电池的设计,或许为建筑一体化光伏发电迈出了重要的一步。虽然它们的效率和每瓦特成本与标准的硅电池没有可比性,但是它自有独到的地方——更轻、更灵活、更适合间接吸收太阳光。当有机太阳能电池(OPVs)达到最高效率的时候,它们就是不透明的,但是科学家们也能够选择牺牲效率来实现半透明(通过将金属电极稀释到只有几纳米的方式)。现在,ICFO的研究人员已宣布,他们能够打造一个与普通玻璃几乎没有区别的有机太阳能电池,但是效率却接近于不透明的有机电池——通过在面板内部整入光晶体,以增强其对红外和紫外光的
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