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| 有机太阳能电池架构将迎来性能突破 11/17/2011 | |
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 （点击放大）来自比利时研究中心Imec、Plextronics和Solvay的科学家创造了基于有机聚合物的单结太阳能电池架构，转化效率达到6.9%。最终的器件集成在一个模块里，是Imec大规模倒装器件架构的研究成果，其中Plextronics提供有机聚合物，材料来自Solvay。最终的模块采用了完整的架构，效率达到5%，采光面积为25平方厘米（图1）。 有机VS硅太阳能电池 虽然有机太阳能电池已经存在了一段时间，但在硅光伏器件占据主导的场合下，它仍然是新鲜事物。很多业内人士认为随着性能方面的问题不断克服，有机电池将会是新的低成本替代方案且需求强烈。 有机光伏电池（OPVC）由感应有机聚合物构成，光吸收系数非常高。这意味着少量的材料就能够吸收大量的光。这一点，以及OPVC显著降低成本的优势让该材料成为极其可行同时具有吸引力的方案，至少看上去是这样。OPVC自身的缺点在于效率和稳定性较低、寿命短以及有限的触觉强度。 OPVC有两种基本类型：单层和多层。最简单的是单层OPVC，将聚合物包含在两层导电金属层中。多层电池将两层不同的聚合物层放置在导电材料层中。 单层器件独特的缺点包括的量子效率和转换效率较低，分别在1%至0.1%之间。另外一个问题在于单层器件的导体间缺少电场力。 双层OPVC克服了这些问题，但又有其自身的一些问题，例如聚合物的厚度就是主要问题。为了将电荷和载流子分开，聚合物的厚度必须和电荷的长度相当，在10nm左右。问题在于聚合物至少需要100nm才能有效的吸收光线。 倒装架构才是可行方案 总的来说，有机光伏的工作寿命问题没有得到重视。为了解决这个问题，以延长有机光伏电池寿命的倒装架构开发出来了。 Imec的倒装体异质结（inverted bulk heterojunction）架构可将单层和双层拓扑的电池性能提升0.5%。架构采用了低带隙p型聚合物，含有来自Plextronix的富勒烯。 在活跃层中采用了独特的缓冲以改善并提升光管理，让有机物和架构结合起来，稳定可靠地达到6.9%的转化效率。这是迄今为止有机物材料最好的表现，也是倒装架构最好的表现。 此外，倒装器件架构还为其他有机物材料带来了类似的性能提升。研究人员称模块的效率水平保证了其适合更大的规模扩充。 前景看好 基于之前的开发成果，依靠Imec创新的架构，有机太阳能电池的未来看来非常光明（图2）。 （图片） | |
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