有機太陽能電池光電轉化率創紀錄

據美國每日科學網站近日報道，美國密歇根大學科學家展示了光電轉化效率高達15%的有機太陽能電池，新成果將進一步促進更柔性、更廉價太陽能電池的商用。

研究人員估計，如果有機太陽能電池的光電轉化效率能夠達到15%，且使用壽命達到20年，那麼，其發電成本僅為每千瓦時7美分。而美國能源信息署的數據顯示，2017年，美國的平均發電成本為每千瓦時10.5美分。

有機太陽能電池與傳統的無機電池相比具有多項優勢。硅基無機太陽能電池板製造成本高昂，但基於碳的有機太陽能電池可以廉價地製造成卷，這些卷足夠薄，可在建築物或服裝內彎曲和扭曲，並可以製成任何顏色，甚至透明，從而與周圍環境相匹配。

但有機太陽能電池的光電轉化效率比較低，在與普通能源的競爭中只能甘拜下風。研究第一作者車小洲（音譯）說：「過去幾年，其光電轉化效率一直徘徊在11%到12%左右。」

為了有所突破，研究人員集結了設計和工藝方面的多項進步。首先，他們設計了一個系統，該系統結合了專用層來吸收可見光和紅外光。實質上，他們堆疊了兩個有機太陽能電池——一個能吸收波長從350納米開始的可見光譜中的光；另一個能吸收波長高達950納米的近紅外光。車小洲說：「電池本身的光電轉化效率為10%到11%，當將它們堆疊在一起時，光吸收增加，此外，我們還使用了抗反射塗層，將效率提高到了15%。」該團隊還證明，他們的新設計、材料和工藝製造的成品率高達95%以上，這對於將製造過程擴展到工業級非常重要。

研究人員相信，轉化效率還可以進一步提高。車小洲解釋說：「可以通過改善光吸收來增加電流，並最大限度地減少能量損失，從而提高電壓。計算結果表明，此類設備的光電轉化效率在不久的將來可達18%，有助太陽能成為真正無處不在的清潔能源。」

研究發表於最新一期《自然·能源》雜誌上。

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