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        15%!美國有機太陽能電池光電轉化率創紀錄

        2018-04-27   |  來源:煒業通科技

        據美國每日科學網站近日報道,美國密歇根大學科學家展示了光電轉化效率高達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化效率能夠達到15%,且使用壽命達到20年,那么,其發電成本僅為每千瓦時7美分。而美國能源信息署的數據顯示,2017年,美國的平均發電成本為每千瓦時10.5美分。

        有機太陽能電池與傳統的無機電池相比具有多項優勢。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彎曲和扭曲,并可以制成任何顏色,甚至透明,從而與周圍環境相匹配。

        但有機太陽能電池的光電轉化效率比較低,在與普通能源的競爭中只能甘拜下風。研究第一作者車小洲(音譯)說:“過去幾年,其光電轉化效率一直徘徊在11%到12%左右。”

        為了有所突破,研究人員集結了設計和工藝方面的多項進步。首先,他們設計了一個系統,該系統結合了專用層來吸收可見光和紅外光。實質上,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:“電池本身的光電轉化效率為10%到11%,當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級非常重要。

        研究人員相信,轉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。計算結果表明,此類設備的光電轉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。”

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