科技動態(tài):用于室內(nèi)太陽能應(yīng)用的新型非富勒烯受體

隨著科技的發(fā)展，很多新科技的誕生許多朋友無法了解，相信通過用于室內(nèi)太陽能應(yīng)用的新型非富勒烯受體這篇文章能幫到你，在和好朋友分享的時候，也歡迎感興趣小伙伴們一起來探討。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有機光伏(OPV)電池是可以將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的第三代太陽能電池技術(shù)，在低光強度的室內(nèi)LED照明下比硅電池更有效。這些電池還顯示出為室內(nèi)環(huán)境中的低功耗，離網(wǎng)電子設(shè)備供電的巨大潛力。

盡管具有巨大的潛力，但OPV電池的功率轉(zhuǎn)換效率目前受到其開路電壓大量損失的限制。另外，過去的研究表明，當用于室內(nèi)照明時，它們的吸收光譜遠非最佳。

為了克服這些限制，中國中科院和瑞典林雪平大學(xué)的研究人員團隊最近設(shè)計了一種非富勒烯受體，可以使高性能有機光伏電池用于室內(nèi)應(yīng)用。可以將這種新的受體發(fā)表在《自然能源》上的論文中，可以將其與聚合物供體混合，以獲得吸收光譜與室內(nèi)光源相匹配的光敏層。

將有機太陽能電池(例如OPV)中的光能轉(zhuǎn)換為電能的活性層由兩個分子的精細混合物組成，這兩個分子稱為施主和受主。從本質(zhì)上講，可以調(diào)整這些分子以吸收具有不同波長的光的類型。

進行這項研究的研究人員之一喬納斯·伯格奎斯特(Jonas Bergqvist)對TechXplore表示：“在這項工作中，我們提出了一種經(jīng)過調(diào)節(jié)以吸收可見光的供體/受體組合。”“調(diào)節(jié)供體和受體在太陽光照射下也能提供1.24V的高壓。”

Bergqvist和他的同事將他們開發(fā)的稱為IO-4Cl的受體與一種稱為PBDB-TF的聚合物供體結(jié)合在一起。通過將這兩種分子結(jié)合在一起，它們獲得了具有與室內(nèi)光源一致的吸收光譜的光敏層，使其非常適合于室內(nèi)應(yīng)用。

Bergqvist說：“許多用于有機光伏的高性能受體的帶隙很低，吸收起始波長約為800 nm。”“在這項工作中，我們修改了受體ITIC以增加帶隙，并使材料吸收與室內(nèi)照明光譜相匹配(與可見光400-700 nm相匹配)。”

研究人員在材料中觀察到的寬帶隙導(dǎo)致更高的電壓，從而在室內(nèi)環(huán)境中實現(xiàn)了更高的能量性能。研究人員在唯一的照明是低強度LED燈的情況下，評估了受體的性能，模擬了各種室內(nèi)空間(包括客廳，圖書館和購物中心)的典型條件。

在這些測試中，他們開發(fā)的受體使用1 cm2的設(shè)備實現(xiàn)了高達26.1%的功率轉(zhuǎn)換效率。當Bergqvist和他的同事測試由其接收器供電的更大的設(shè)備(即4 cm2)時，他們實現(xiàn)了23.9%的卓越功率轉(zhuǎn)換效率。

Bergqvist說：“我們社會的數(shù)字化正在迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備是一個強勁增長的市場。”“這些設(shè)備中的許多設(shè)備消耗的電量很少，高效的光能收集設(shè)備可以為它們供電。高性能的OPV與印刷和涂布輥到輥的生產(chǎn)相結(jié)合，顯示出為聯(lián)網(wǎng)的智能事物供電的巨大潛力。”

Bergqvist及其同事開發(fā)的寬間隙，非富勒烯受體最終可以在室內(nèi)環(huán)境中的有機光伏電池中實現(xiàn)更高的性能。這可能對更先進的太陽能電池技術(shù)的發(fā)展具有重要意義，該技術(shù)不僅限于室外應(yīng)用。

參與這項研究的另一位研究員高楓對TechXplore表示：“我們可以輕松地調(diào)節(jié)這些有機材料的吸收光譜，從而使室內(nèi)光轉(zhuǎn)換的效率最大化。”“對于商用硅太陽能電池來說這是不可能的。因此，我真的相信有機太陽能電池為室內(nèi)應(yīng)用(例如為物聯(lián)網(wǎng)供電)提供了獨特而有希望的候選者。”

在未來的幾年中，由這組研究人員開發(fā)的新的OPV細胞受體可以用于制造更節(jié)能的設(shè)備。在未來的工作中，Bergqvist，Gao及其同事計劃與中國科學(xué)院的侯建厚一起繼續(xù)開發(fā)受體，研究改善其性能的新方法。

例如，增加光電流可以導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)換效率的進一步提高。研究人員進行的計算表明，從理論上講，有可能將其功率轉(zhuǎn)換效率提高到40%以上。