有機太陽能電池效率創歷史新高，可滿足商業化要求

在一項使可商業化太陽能電池更柔韌更便宜的發展項目中，密歇根大學（UniversityofMichigan）的研究者們證實，有機太陽能電池效率能夠達到15%。

該效率值與目前市場上多數太陽能電池與光伏電池相似。

“有機光伏電池有可能降低太陽能系統的總成本，使太陽能真正成為可普遍使用的清潔能源。”領導這項工作的教授史蒂芬·福里斯特（StephenForrest）說道。他曾被評為“PeterA.Franken”榮譽杰出工程大學教授，以及“PaulG.Goebel”榮譽工程學教授。

有機太陽能電池有15%的效率和20年的使用壽命，研究者們預計它的發電成本低于每千瓦時7美分。相比之下，依據美國能源信息管理局（U.S.EnergyInformationAdministration）的資料，2017年美國發電的均勻成本為每千瓦時10.5美分。

有機太陽能電池結構中蘊含了碳，以提供一些優于傳統“無機”電池的性能。硅基無機太陽能電池由厚而堅硬的板制成，需要固定安裝位點，成本很高。

然而碳基有機太陽能電池制作成本很廉價。它足夠薄，能在特定的結構或服裝中彎折和變形，并能制成任何顏色甚至透亮，以融入到它所在的環境中。

盡管有這些優點，有機太陽能電池的效率仍舊較低，無法與傳統能源相抗衡。

“最近幾年，有機光伏電池的效率停滯在11~12%。”使用物理學項目的博士在讀生XiaozhouChe說。他是《自然能源》雜志（NatureEnergy）上發表的一項新研究的第一作者。

為了打破僵局，研究者們在設計和工藝流程上結合了多項前沿技術。

首先，他們設計了一個有著特殊層的系統來同時吸收可見光和紅外光。簡單來說，他們堆疊了兩個有機太陽能電池——一個能夠吸收波長350納米以上的可見光，另一個可以吸收波長最高950納米的近紅外光。

“它們各自能達到10-11%的有效率。”Che說，“當我們把它們堆在一起，加上抗反射涂層，電池的吸光量增加了，電池效率攀升至15%。”

堆疊電池需要在工藝流程上有所沖破。研究團隊發明了戒備第一層電池被破壞的互連層，同時保證光和電荷仍舊能夠穿過它。

“因為用來解決頂層電池的液體有可能溶解已經放置在下層的電池，所以通常認為這個工藝很有難度。”Che說道。

最終，團隊展示了他們有著超過95%的高成品率的新設計、原料和工藝流程。這意味著研究者們成功地制造了這些設備，并且幾乎沒有短路現象。此外，這對將該產品的制造流程張大到工業化水平至關緊要。

盡管已經創造了太陽能電池效率的記錄，但科研團隊相信他們能夠更進一步。

“我們能通過提高光吸收率來增大電流，并通過減少能量流失來增大電壓。”Che說，“依據推算，此類復合結構電池設備的效率在不久的未來有望達到18%。”

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