有机太阳能电池达到创纪录的效率成为商业化的基准

密歇根大学的研究人员在使更灵活，更便宜的太阳能电池商业化发展方面取得了进步，该技术已经证明有机太阳能电池可以达到15%的效率。

该效率水平目前在市场上许多太阳能电池板或光伏电池的范围内。

彼得·A·弗兰肯杰出大学工程学教授，保罗·G·戈贝尔工程学教授斯蒂芬·福雷斯特(Stephen Forrest)说：“有机光伏可以潜在地降低太阳能系统的总成本，使太阳能成为真正普及的清洁能源。”领导了工作。

研究人员估计，在效率为15%且使用寿命为20年的情况下，有机太阳能电池能够以每千瓦时不到7美分的成本发电。相比之下，根据能源信息署的数据，2017年的平均电力成本为每千瓦时10.5美分。

有机太阳能电池将碳结合到其结构中，以提供优于常规“无机”电池的多项优势。硅基无机太阳能电池板的制造成本高昂，由厚，刚性的板材组成，需要固定的安装点。

但是，基于碳的有机太阳能电池可以廉价地制成卷，该卷足够薄，可以在结构周围或衣物内弯曲和弯曲，并且可以使任何颜色(甚至透明)都可以混入其环境中。

尽管有这些优点，有机太阳能电池仍缺乏与常规能源竞争所需的效率。

“在过去的几年中，有机光伏的效率一直停留在11%到12%左右，”应用物理计划的博士候选人，《自然能源》杂志上发表的一项新研究的第一作者车晓洲说。

为了使它们脱离常规，研究人员结合了设计和工艺方面的多项进步。

首先，他们设计了一个系统，该系统结合了专门的层以吸收可见光和红外光。本质上，它们堆叠了两个有机太阳能电池-一个能够吸收波长从350纳米开始的可见光谱的光，另一个能够吸收波长高达950纳米的近红外光。

切说：“单靠电池，它们就能达到10%至11%的效率。” “当我们将它们堆叠在一起时，我们增加了抗反射涂层，从而增加了光吸收，效率提高了15%。”

堆叠电池需要工艺上的突破。该团队开发了互连层，以防止损坏第一个电池，并且仍然允许光和电荷通过。

切说：“这被认为是一个困难的过程，因为用于处理顶部电池的液体有可能溶解已经沉积在下面的层。”

最后，该团队证明了他们的新设计，材料和工艺具有高达95%以上的高制造良率。这意味着研究人员成功地创建了几乎所有没有短路的设备，并且对于将制造规模扩大到工业水平至关重要。

尽管创造了创纪录的效率，该团队相信他们可以进一步推动自己的进步。

切说：“我们可以改善光吸收以增加电流，并最小化能量损失以增加电压。” “基于计算，这种多结器件的效率有望在不久的将来达到18%。”

这项研究“将真空和溶液处理的子电池以15%的效率结合在一起的高制造良率有机串联光伏”在2018年4月23日的《自然能源》杂志上发表。