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2015年2月,德国爱德合温技术大学发现用'发酵粉'提高了塑料电池的转换效率2-3倍的原因,这种新的了解,可使现在注意力集中在塑料太阳能电池的发展上。约十年前发现,在塑料太阳能电池生产过程中要添加溶剂才能提高它的转换效率,但不知其原因。爱的合温技术大学的研究人员经过研究生产过程的每个环节,搞清了,在生产过程的溶液蒸发前添加溶剂可使固化时的液滴变得细些,而使塑料太阳能电池的效率提高。其作用与添加'发酵粉'相当。
2015年二月德国爱得合温技术大学(Eindhoven University of Technology)发现用发酵粉(Baking powder)提高了塑料太阳电池的转换效率2-3倍的原因(过去十年都是不清楚的)。这种新的了解,可使现在注意力集中在塑料太阳能电池的发展上。
塑料太阳能电池,也指有机电池,是用高聚物代替硅将太阳光转换为电能,这可降低太阳能电池的成本和重量,并令它们柔软,但塑料太阳能电池的转换效率只有约10%,比商业硅太阳能电池的效率15%-20%之间的低。
约十年前,偶然发现,在生产过程中,额外添加溶剂可使塑料太阳能电池的效率增加2-3倍。现在,所有塑料太阳能电池的生产都用额外添加溶剂。但谁也不清楚它为何有这种好作用的原因。
已知,塑料太阳能电池的结构形态和其效率有关,即混合的二种塑料成分的精确形态会影晌电子的移动。在生产过程中,将二种有机材料溶解,随后,蒸发和固化。秘密在溶液蒸发前要添加溶剂。
爱得合温技术大学的勒内·杨森(Rene Janssen)领导的研究人员利用光结合的技术去寻找对这问题的明确解析;当他们不加额外溶剂时,他们发现塑料混合体在硬化过程,形成大的液滴。这对电子输送是一种负面的效应。结果导致塑料太阳能电池的效率低下。在溶液中加入添加溶剂愈多,当达到某一特别量时,这些液滴会变得小些。
在硬化过程中有二种效应;一方面,溶液蒸发,高聚物形成折叠结构,而加入添加溶剂时,使这种折叠过程提早开始,这表示,最终不形成泡;添加溶剂起了一种"发酵粉"的作用。它改善了混合聚合物的结构;原用的剂量是不够的。爱得合温大学的研究人员希望,他们的发现对今后塑料太阳电池的发展更加有效。
参考文献:
"Why 'baking powder' increases efficiency of plastic solar cells" www.tue.nl/en/university/news-and-press/news/06-02-2015-why-baking-powder-increase-efficiency-of-plastic-solar-cells/
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塑料太阳能电池研究进展
介绍了塑料太阳能电池的工作原理,综述了近几年不同类型的给体材料的性能及其光电转换效率,并简要介绍了塑料太阳能电池所面临的问题和挑战及其解决途径.
英国科学家的一项最新研究或能加速塑料太阳能电池的应用步伐,使其在5年到10年内实现商用。这种太阳能电池以可循环使用的塑料薄膜为原料,能通过"卷对卷印刷"技术大规模生产,其成本低廉、环保,可大规模应用。有专家认为,或将对传统晶硅类太阳能电池 造成冲击。相关论文7月4日发表在《先进能源材料》杂志上。
由英国谢菲尔德大学和剑桥大学的研究人员进行的这项研究,借助英国卢瑟福阿普尔顿实验室的ISIS中子源和"钻石光源"对塑料太阳能电池的内部结构进行探测,并以此为依据对相关工艺作出改进,提高了太阳能电池的整体性能。
新方法并未采用昂贵的技术来制造特定的半导体结构,而是通过批量印制工艺,用两种不同的感光物质在塑料薄膜上"印"上了一层厚度只有60纳米的电路结构。由于整个制造过程都在较低的温度下进行,这种塑料太阳能电池的制造可采用"卷对卷印刷"技术大规模生产。该工艺在总体上可显著降低能耗和材料浪费。
此外,与传统晶硅类太阳能电池切割封装工艺相比,新技术的生产效率更高,一次印刷就可生产出几个足球场大小的太阳能电池,而且大规模生产的成本也将远低于传统晶硅类太阳能电池。在使用上,这种太阳能电池重量轻、易运输、可卷曲,在安装时甚至可以直接附着在建筑物表面而不占用额外的空间。研究人员称,这种聚合物太阳能电池的转化效率目前可以达到7%-8%,下一步将有望使提高到10%以上。