超薄有機太陽能電池高效耐用

來自RIKEN的科學(xué)家與國際伙伴合作，成功地創(chuàng)造了一種超薄的有機太陽能電池，既高效又耐用。 使用簡單的退火后工藝，他們創(chuàng)造了一個靈活的有機電池，在大氣條件下降解不到5%超過3000小時，同時具有能量轉(zhuǎn)換比-太陽能電池性能的關(guān)鍵指標(biāo)-13%。

有機光電池被認(rèn)為是硅基傳統(tǒng)薄膜的一種很有前途的替代品，更環(huán)保，生產(chǎn)成本更低。 超薄柔性太陽能電池特別有吸引力，因為它們可以提供每個重量的大功率，并可用于各種有用的應(yīng)用，如為可穿戴電子設(shè)備供電，以及作為軟機器人中的傳感器和執(zhí)行器。 然而，超薄有機薄膜往往是相對有效的，通常能量轉(zhuǎn)換比約為10%至12%，明顯低于硅電池的比例，硅電池可高達25%，或剛性有機電池，可高達17%左右。 超薄薄膜在陽光、熱量和氧氣的影響下也會迅速降解。 研究人員正試圖制造出既節(jié)能又耐用的超薄薄膜，但這往往是一種困難的權(quán)衡。

在美利堅合眾國科學(xué)院院刊上發(fā)表的研究報告中，該小組成功地表明，超薄細(xì)胞可以既耐用又有效。 該組從由Toray Industries公司開發(fā)的施主層半導(dǎo)體聚合物開始，并嘗試了一種新的想法，即使用非富勒烯受體，提高熱穩(wěn)定性。 除此之外，他們還試驗了一種簡單的退火后工藝，在90度的初始退火后，材料被加熱到150攝氏度。 這一步驟被證明是通過在層間創(chuàng)建一個穩(wěn)定的界面來提高設(shè)備耐久性的關(guān)鍵。

該研究的作者之一福田健二郎(Kenjiro Fukuda)表示：“通過將新的發(fā)電層與簡單的后退火處理相結(jié)合，我們在超薄有機太陽能電池中既實現(xiàn)了高能量轉(zhuǎn)換效率，又實現(xiàn)了長期存儲穩(wěn)定性。 我們的研究表明，超薄有機太陽能電池可以在長時間內(nèi)以穩(wěn)定的方式提供高功率，甚至可以在高溫和濕度等惡劣條件下使用。 我非常希望，這項研究將有助于發(fā)展長期穩(wěn)定的電源設(shè)備，可用于可穿戴電子產(chǎn)品，如連接在衣服上的傳感器。