有機太陽能電池效率創(chuàng)新高，室內(nèi)弱光環(huán)境下達25%

（文章來源：電氣新科技）
已知，太陽光照射到地球上的平均能量密度為1376W/m2，假設(shè)能量轉(zhuǎn)化率已達到為30%。城市每個三口之家每天的平均用電量為3kWh，平均太陽光照時間4h，則只需不足2 m2太陽能電池板即可為之提供充足的電力；家庭電路最大熔斷電流一般在20A 左右，最大瞬時功率4400W，達到此瞬時功率只需10 m2左右的太陽能電池板即可。

在太陽能為人類生產(chǎn)生活提供充足電力的同時，人們還希望其能夠助物聯(lián)網(wǎng)一臂之力。若能將太陽能發(fā)電用在各種傳感器或是微小設(shè)備上，如為手機充電或是給智慧家電供電，也許我們就不用再擔心電池沒電，以及更換電池成本等問題。

在研發(fā)室內(nèi)太陽能之前，需要先考慮戶外與室內(nèi)的環(huán)境、光譜等差異。據(jù)了解，室內(nèi)可見光波長達到 380 nm～780 nm，如果把市面上常見的硅晶太陽能板移到室內(nèi)或是弱光環(huán)境下，其轉(zhuǎn)換效率往往不佳，因此需要藉由分析材料的外部量子效率來尋找最適合的太陽能材料。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)或弱光環(huán)境下，有機太陽能電池將是最佳選擇。由有機高分子材料作為光敏活性層的有機太陽能電池，具有無機太陽能電池技術(shù)所不具備的許多優(yōu)良特性，如材料結(jié)構(gòu)多樣性、可大面積低成本印刷制備、柔性、半透明甚至全透明等。除了作為正常的發(fā)電裝置外，在其他領(lǐng)域如節(jié)能建筑一體化、可穿戴設(shè)備等方面也都具有巨大的應(yīng)用潛力。有機太陽能電池的諸多優(yōu)勢引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注。

近年來，有機太陽能電池的研究獲得了突飛猛進的發(fā)展，光電轉(zhuǎn)化效率不斷刷新，從效率5%到超過10%，從14%再到17%……但目前制約有機太陽能電池發(fā)展“瓶頸”的仍在于光電轉(zhuǎn)化效率偏低。因此持續(xù)提高光電轉(zhuǎn)化效率是有機太陽能電池研究的首要目標，也是其實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。而制備出高效率、低成本以及重現(xiàn)性良好的可溶液加工活性材料，則是提高光電轉(zhuǎn)化效率的基礎(chǔ)。

近日，法國原子能暨替代性能源署科技研究部旗下的能源技術(shù)與納米材料創(chuàng)新實驗室（CEA-Liten）與日本東洋紡織（Toyobo）合作研發(fā)出一種由特殊太陽能材料制成的新型有機太陽能電池，其轉(zhuǎn)換效率在暗房中高達25%，在室內(nèi)環(huán)境極具發(fā)電潛力。

由于有機太陽能的制造材料多樣，制造過程也以低成本、低耗能的涂布或印刷為主，依據(jù)不同制程可以做成可撓或透明模塊。據(jù)介紹，這種特殊的太陽能材料可以溶在無鹵溶劑中。因此研究人員便能均勻地將材料涂在基板上。同時，他們還進一步優(yōu)化了溶劑和涂覆技術(shù)，除了成功地以玻璃基板制造出小型電池外，他們還利用常見的塑膠聚對苯二甲酸乙二酯當作基板，制作出 18 平方厘米的有機太陽能板。

據(jù)稱，該模塊在亮度將近暗房220 lux的照度下能夠產(chǎn)生130毫瓦電力，與普通的非晶硅太陽能轉(zhuǎn)化效率16%相比，該新型有機太陽能的轉(zhuǎn)換效率（25%）比非晶硅的高出60%。因此，研究人員表示會將該材料提供給太陽能電池商，并期望能在3年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

目前，科學(xué)界普遍認為有機太陽能電池已經(jīng)到了商業(yè)化的“黎明前夕”。有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率究竟還有多少提升空間、如何提升，這還需要各國科學(xué)家們?nèi)ダ^續(xù)探索研究。
（責(zé)任編輯：fqj）