华威大学研究发现有机半导体太阳能电池 成本更低性能更高

据外媒报道，研究人员发现，在太阳能电池中，可利用有机分子混合物，吸收阳光并将其转换成电能。此外，这种电池还能应用于汽车车身等曲面。这一发现挑战传统观念，有助于早日实现太阳能电池的商业化应用。

在基本的有机太阳能电池中，有机半导体薄膜夹在两个电极之间。该薄膜将有机半导体层中产生的电荷提取到外部电路中。长期以来，人们一直认为，电极表面需要达到100%导电，才能最大限度地提取电荷。

英国华威大学（UniversityofWarwick）的科学家们发现，在有机太阳能电池中，只要电极表面有1%的面积导电，就能充分发挥功效。因此，在电极与捕光有机半导体层之间的界面处，可以使用一系列复合材料，来改善器件性能和降低成本。化学系首席研究员RossHatton表示：“人们普遍认为，想要优化有机太阳能电池性能，需使电极和有机半导体之间的界面，达到面积最大化。我们对此提出质疑。”为了找到答案，研究人员研制出一种电极模型，对表面进行系统化改造。从中可以看出，即使电极表面99%都绝缘，只要导电区域距离不远，其表现与表面100%导电时一样。

在高性能有机太阳能电池中，电极和集光有机半导体层之间的界面处，设有额外的透明层。对于优化设备中的光分布和提高稳定性，这些透明层必不可少。当然，前提是必须将电荷传导到电极上。这是一项艰巨的任务，因为能够同时满足所有要求的材料并不多。博士后研究员DineshaDabera解释说：“从新发现中可以看出，绝缘体和导电纳米颗粒复合材料，在这方面具有很大的应用潜力，比如碳纳米管、石墨烯碎片或金属纳米颗粒。这些材料有助于提高设备性能，降低成本。目前，有机太阳能电池非常接近但没有完全实现商业化，因此，如有任何技术，能进一步降低成本，同时提高性能，都有助于实现这一目标。”

有机太阳能电池不含毒元素，可在低温下采用辊对辊式沉积（roll-to-rolldeposition）加工。因此，这种电池更具有环保性，不仅碳足迹极低，而且能源回收时间短。Hatton说：“我们所要做的是，演示太阳能电池的设计方法，提供更广泛的材料选择，推动实现商业化。”

Hatton表示：“目前，人们对太阳能电池的需求迅速增长。这种电池可安装于轻质、可调色柔性基板。传统硅太阳能电池，很适合在太阳能农场和建筑物屋顶上，用于大规模发电。但是，它们很难满足电动汽车的需求，也难以集成到建筑物的窗户上，而这些已不再是小众应用。有机太阳能电池可以安装在这些曲面上，并且非常轻巧，又不占空间。这一发现或将推动新型柔性太阳能电池的发展，给设计者提供更多的材料选择，以实现商业化应用。”