在一項(xiàng)使可商業(yè)化太陽能電池更柔韌更便宜的發(fā)展項(xiàng)目中，密歇根大學(xué)（UniversityofMichigan）的研究者們證實(shí)，有機(jī)太陽能電池效率能夠達(dá)到15%。

該效率值與目前市場上多數(shù)太陽能電池與光伏電池相近。

“有機(jī)光伏電池有可能降低太陽能系統(tǒng)的總成本，使太陽能真正成為可普遍使用的清潔能源。”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作的教授史蒂芬·福里斯特（StephenForrest）說道。他曾被評(píng)為“PeterA.Franken”榮譽(yù)杰出工程大學(xué)教授，以及“PaulG.Goebel”榮譽(yù)工程學(xué)教授。

有機(jī)太陽能電池有15%的效率和20年的使用壽命，研究者們預(yù)計(jì)它的發(fā)電成本低于每千瓦時(shí)7美分。相比之下，根據(jù)美國能源信息管理局（U.S.EnergyInformationAdministration）的資料，2017年美國發(fā)電的平均成本為每千瓦時(shí)10.5美分。

有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)中包含了碳，以提供一些優(yōu)于傳統(tǒng)“無機(jī)”電池的性能。硅基無機(jī)太陽能電池由厚而堅(jiān)硬的板制成，需要固定安裝位點(diǎn)，成本很高。

然而碳基有機(jī)太陽能電池制作成本很廉價(jià)。它足夠薄，能在特定的結(jié)構(gòu)或服裝中彎折和變形，并能制成任何顏色甚至透明，以融入到它所在的環(huán)境中。

盡管有這些優(yōu)勢(shì)，有機(jī)太陽能電池的效率依然較低，無法與傳統(tǒng)能源相抗衡。

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

為了打破僵局，研究者們?cè)谠O(shè)計(jì)和工藝流程上結(jié)合了多項(xiàng)前沿技術(shù)。

首先，他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)有著特殊層的系統(tǒng)來同時(shí)吸收可見光和紅外光。簡單來說，他們堆疊了兩個(gè)有機(jī)太陽能電池——一個(gè)能夠吸收波長350納米以上的可見光，另一個(gè)可以吸收波長最高950納米的近紅外光。

“它們各自能達(dá)到10-11%的有效率。”Che說，“當(dāng)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突破。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了防止第一層電池被破壞的互連層，同時(shí)保證光和電荷依然能夠穿過它。

“因?yàn)橛脕硖幚眄攲与姵氐囊后w有可能溶解已經(jīng)放置在下層的電池，所以通常認(rèn)為這個(gè)工藝很有難度。”Che說道。

最終，團(tuán)隊(duì)展示了他們有著超過95%的高成品率的新設(shè)計(jì)、原料和工藝流程。這意味著研究者們成功地制造了這些設(shè)備，并且?guī)缀鯖]有短路現(xiàn)象。此外，這對(duì)將該產(chǎn)品的制造流程擴(kuò)大到工業(yè)化水平至關(guān)重要。

盡管已經(jīng)創(chuàng)造了太陽能電池效率的記錄，但科研團(tuán)隊(duì)相信他們能夠更進(jìn)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，“根據(jù)推算，此類復(fù)合結(jié)構(gòu)電池設(shè)備的效率在不久的將來有望達(dá)到18%。”

本文摘自：環(huán)球科學(xué)