有望演变成为新一代光伏电池：有机光伏电池

近年来，全球环境与能源问题日益加剧。作为一种清洁、环保、可再生、易获取的新能源，光伏（PV）电池引起了社会各界的广泛关注。

光伏技术的核心，就是利用半导体材料将光转化为电。其主要原理是：当太阳光照在半导体P-N结上，会形成新的空穴-电子对，在P-N结内建电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，电路接通后就会形成电流。

目前使用的光伏电池一般都是由无机材料（例如硅）制成。但是，硅光伏电池的成本较高，有待于进一步降低。此外，传统的无机光伏电池是笨重、刚性且易碎的，不太便于运输以及灵活的安装使用。

令人欣喜的是，有机光伏（OPV）电池有望成为传统无机光伏电池的新的替代品。有机光伏电池具有轻量、柔性、透明、成本低、便于生产制造等优势。因此，有机光伏电池有望演变成为新一代的光伏电池。

为了开发有机光伏电池，科学家们不仅正在积极研究吸收光线的有机半导体，而且也在研究有机光伏电池的缓冲层或者中间层材料（这些材料让吸收光线能量所产生的电子和空穴分离，且将电子和空穴传输至各自的电极）以及有机光伏设备的设计。

其中有一项技术最受关注，就是通过旋涂法创造锌相关氧化物（ZnOx、ZnOHx）超薄薄膜（陶瓷薄膜）的解决方案。

科学家正在积极开展以ZnO薄膜作为缓冲层的有机光伏电池的研究。在传统的ZnO薄膜制造工艺中，高温加热或者替代能源辐照的烧结工艺是不可或缺的。

创新

近日，日本大阪大学和金泽大学的研究人员组成的联合研究小组，开发出一种涂覆锌相关氧化物（ZnOx、ZnOHx）的新技术。他们的研究成果发表于《ScientificReports》期刊。

如图所示：有机光伏太阳能电池以及电池结构的原理图。在光照和黑暗条件下的电流密度/电压相关的特性。

技术

这项技术采用有机金属裂解（MOD）法，在环境温度和压力的条件下，无需加热，简单地通过溶液处理工艺来沉积薄膜。他们也论证了这种技术制造出的薄膜能够作为有机光伏电池的缓冲层使用，并且薄膜的能量转换效率（PCE）可以媲美包含烧结工艺的传统方法制造出的ZnO薄膜。

论文作者之一的TohruSugahara表示：“我们成功地通过混合溶液涂覆的方法，生成纳米尺寸的氧化物超薄薄膜。”

价值

超薄薄膜的厚度可以控制在5纳米到100纳米的范围内。他们采用这种薄膜制造技术生产出的有机光伏电池，采用了约20纳米厚度的超薄薄膜，达到了最高的能量转换效率。有了这项技术，在ZnO薄膜的成形工艺中就无需加热，这将显著减少生产工序和成本。