有机太阳能电池光电转化率创纪录

北京科技日报4月25日电(记者刘霞)据美国《每日科学》网站近日报道，密歇根大学的科学家们展示了光电转换效率高达15%的有机太阳能电池。新的结果将进一步促进更灵活和更便宜的太阳能电池的商业应用。

研究人员估计，如果有机太阳能电池的光电转换效率能达到15%，使用寿命能达到20年，发电成本将仅为每千瓦时7美分。美国能源信息管理局的数据显示，2017年美国的平均发电成本为每千瓦时10.5美分。

有机太阳能电池比传统的无机电池有许多优点。硅基无机太阳能电池板的制造成本很高，但是碳基有机太阳能电池可以便宜地制造成足够薄的卷，可以在建筑物或衣服上弯曲和扭曲，并且可以制成任何颜色，甚至是透明的，以适应周围的环境。

然而，有机太阳能电池的光电转换效率相对较低，只能在与普通能源的竞争中胜出。研究报告的第一作者车说:“过去几年，其光电转换效率一直徘徊在11%至12%左右。”

为了取得突破，研究人员集合了许多设计和技术上的进步。首先，他们设计了一个结合特殊层吸收可见光和红外光的系统。本质上，他们已经堆叠了两个有机太阳能电池——一个可以吸收350纳米可见光谱的光。另一种可以吸收波长高达950纳米的近红外光。车晓舟说:“电池本身的光电转换效率是10%到11%。当它们堆叠在一起时，光吸收增加。此外，我们还使用了抗反射涂层，将效率提高到15%。”该团队还证明了他们的新设计、材料和工艺的成品率超过95%，这对于将制造工艺扩展到工业水平非常重要。

研究人员认为，转换效率可以进一步提高。车晓舟解释道:“通过改善光吸收可以增加电流，并且能量损失可以最小化，从而增加电压。计算结果表明，该设备的光电转换效率在不久的将来可以达到18%，这将有助于太阳能成为真正无处不在的清洁能源。”

这项研究发表在最新一期的《自然能源》上。