據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站近日報道，美國密歇根大學(xué)科學(xué)家展示了光電轉(zhuǎn)化效率高達15%的有機太陽能電池，新成果將進一步促進更柔性、更廉價太陽能電池的商用。

研究人員估計，如果有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率能夠達到15%，且使用壽命達到20年，那么，其發(fā)電成本僅為每千瓦時7美分。而美國能源信息署的數(shù)據(jù)顯示，2017年，美國的平均發(fā)電成本為每千瓦時10.5美分。

有機太陽能電池與傳統(tǒng)的無機電池相比具有多項優(yōu)勢。硅基無機太陽能電池板制造成本高昂，但基于碳的有機太陽能電池可以廉價地制造成卷，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，從而與周圍環(huán)境相匹配。

但有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率比較低，在與普通能源的競爭中只能甘拜下風(fēng)。研究第一作者車小洲(音譯)說：“過去幾年，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)計和工藝方面的多項進步。首先，他們設(shè)計了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了專用層來吸收可見光和紅外光。實質(zhì)上，他們堆疊了兩個有機太陽能電池——一個能吸收波長從350納米開始的可見光譜中的光;另一個能吸收波長高達950納米的近紅外光。車小洲說：“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，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%。”該團隊還證明，他們的新設(shè)計、材料和工藝制造的成品率高達95%以上，這對于將制造過程擴展到工業(yè)級非常重要。

研究人員相信，轉(zhuǎn)化效率還可以進一步提高。車小洲解釋說：“可以通過改善光吸收來增加電流，并最大限度地減少能量損失，從而提高電壓。計算結(jié)果表明，此類設(shè)備的光電轉(zhuǎn)化效率在不久的將來可達18%，有助太陽能成為真正無處不在的清潔能源。”

研究發(fā)表于最新一期《自然˙能源》雜志上。