高分子材料內部結構影響太陽能電池效率

據美國科學促使會（AAAS）科技新聞共享平臺EurekAlert!25日報道，一個集合法國、俄羅斯和哈薩克斯坦材料科學家的國際團隊發現，高分子聚合物內部結構排列有序，可使有機太陽能電池的效率得以大幅提升。這項最新研究發表在《材料化學學報A》上。

太陽能電池板和蓄電池是當下前景最被看好的兩種發電方式。截至2017年，全球安裝的太陽能電池板發電總功率達到400千兆瓦。太陽能行業的飛速發展，主要依靠于電池價格的繼續降低和其效率的不斷提高。

引進新材料是改善太陽能系統的一種方式。在太陽能電池板中，將光能轉化為電能所需的基本元件是光伏電池或太陽能電池，它們主要由多晶硅組成，多晶硅是一種硅的高純度多晶形式。據知道，目前科學家們正忙于尋找多晶硅的替代材料，而具有光伏特性的有機高分子材料則是其中主要候選者之一。

研究人員表示，在聚合物中加入氟原子可有效提高太陽能電池的效率。該辦法被稱為氟化反應，曾被證實可加強聚合物光伏性能，但其中原理卻少有人知曉。該項新研究則闡明了氟化反應通過改變材料內部結構，對于電池效率萌生的積極影響。

研究團隊經過多次試驗，選擇出光伏特性更好的有機高分子材料，并對其微觀結構進行進一步研究。經過X射線分解，發現該種高分子聚合物內部結構排列更加有序。與此同時，其分子的電荷載體具有較好的流動性，使材料可以更好地進行導電。對于太陽能電池，這無疑是一個巨大的優點。

研究人員之一、莫斯科物理技術學院功能有機復合材料試驗室負責人和法國國家科學研究中心主任迪米特里伊萬諾夫教授說：這項研究的挑戰在于選擇能夠提高電池效率的分子能級以及研制出能使電荷傳輸到電極的超分子結構。（實習生郭子朔）

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