近日，來(lái)自美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)和我國(guó)科學(xué)院的科學(xué)家組成聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種可以使太陽(yáng)能電池發(fā)電效率提高30%的方法。同時(shí)，這種方法還具有簡(jiǎn)便、廉價(jià)等特點(diǎn)。相關(guān)研究日前發(fā)表于《先進(jìn)材料》。

從廣義上來(lái)說(shuō)，高分子聚合物太陽(yáng)能電池重要由兩種材料組成—電子受體材料和電子供體材料。電池在吸收光能后，會(huì)出現(xiàn)被稱(chēng)為“激子”的能量粒子。為了提高電池的發(fā)電效率，激子在電子受體材料和供體材料之間運(yùn)動(dòng)時(shí)要保持盡可能多的能量。

此前有研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)整電子供體最高已占軌道（HOMO）和高分子聚合物中最低未占軌道（LUMO）之間的差距，可以減少激子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量損耗，進(jìn)而提高太陽(yáng)能電池的性能。實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的傳統(tǒng)方法是在高分子聚合物分子主鏈中添加氟原子。不過(guò)，這種方法存在步驟復(fù)雜、難度大且成本高昂等缺點(diǎn)。

我國(guó)科學(xué)院化學(xué)家侯建輝（音）利用市面上常見(jiàn)的兩種單體和一種較易合成的單體，制造出了一種名為PBT-OP的新型高分子聚合物。此后，美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的物理學(xué)博士后馬偉（音），同時(shí)也是該項(xiàng)研究的通訊作者對(duì)這種物質(zhì)進(jìn)行了X光結(jié)構(gòu)分析等研究。

研究發(fā)現(xiàn)，PBT-OP不僅比其他高分子聚合物更容易合成，而且其HOMO更容易控制。用PBT-OP制造的太陽(yáng)能電池電壓可達(dá)到0.78V，比太陽(yáng)能電池高出0.6V。這也就意味著，新型太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率提高了36%