15%!美國(guó)有機(jī)太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化率創(chuàng)紀(jì)錄
據(jù)美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道,美國(guó)密歇根大學(xué)科學(xué)家展示了光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)15%的有機(jī)太陽(yáng)能電池,新成果將進(jìn)一步促進(jìn)更柔性、更廉價(jià)太陽(yáng)能電池的商用。
研究人員估計(jì),如果有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率能夠達(dá)到15%,且使用壽命達(dá)到20年,那么,其發(fā)電成本僅為每千瓦時(shí)7美分。而美國(guó)能源信息署的數(shù)據(jù)顯示,2017年,美國(guó)的平均發(fā)電成本為每千瓦時(shí)10.5美分。
有機(jī)太陽(yáng)能電池與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)電池相比具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。硅基無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池板制造成本高昂,但基于碳的有機(jī)太陽(yáng)能電池可以廉價(jià)地制造成卷,這些卷足夠薄,可在建筑物或服裝內(nèi)彎曲和扭曲,并可以制成任何顏色,甚至透明,從而與周?chē)h(huán)境相匹配。
但有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率比較低,在與普通能源的競(jìng)爭(zhēng)中只能甘拜下風(fēng)。研究第一作者車(chē)小洲(音譯)說(shuō):“過(guò)去幾年,其光電轉(zhuǎn)化效率一直徘徊在11%到12%左右。”
為了有所突破,研究人員集結(jié)了設(shè)計(jì)和工藝方面的多項(xiàng)進(jìn)步。首先,他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng),該系統(tǒng)結(jié)合了專(zhuān)用層來(lái)吸收可見(jiàn)光和紅外光。實(shí)質(zhì)上,他們堆疊了兩個(gè)有機(jī)太陽(yáng)能電池——一個(gè)能吸收波長(zhǎng)從350納米開(kāi)始的可見(jiàn)光譜中的光;另一個(gè)能吸收波長(zhǎng)高達(dá)950納米的近紅外光。車(chē)小洲說(shuō):“電池本身的光電轉(zhuǎn)化效率為10%到11%,當(dāng)將它們堆疊在一起時(shí),光吸收增加,此外,我們還使用了抗反射涂層,將效率提高到了15%。”該團(tuán)隊(duì)還證明,他們的新設(shè)計(jì)、材料和工藝制造的成品率高達(dá)95%以上,這對(duì)于將制造過(guò)程擴(kuò)展到工業(yè)級(jí)非常重要。
研究人員相信,轉(zhuǎn)化效率還可以進(jìn)一步提高。車(chē)小洲解釋說(shuō):“可以通過(guò)改善光吸收來(lái)增加電流,并最大限度地減少能量損失,從而提高電壓。計(jì)算結(jié)果表明,此類(lèi)設(shè)備的光電轉(zhuǎn)化效率在不久的將來(lái)可達(dá)18%,有助太陽(yáng)能成為真正無(wú)處不在的清潔能源。”
研究發(fā)表于最新一期《自然˙能源》雜志上。

責(zé)任編輯:蔣桂云
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