大面积有机太阳能电池印刷技术的发展

太阳能电池技术是一种突出的清洁能源。特别是作为第三代太阳能电池的一部分的有机太阳能电池，作为城市太阳能发电的核心技术，可以印刷并应用于建筑物的外墙或玻璃窗，因此受到关注。然而，吸收阳光并将其转化为电能的光活性区域仍然明显小于 0.1 平方厘米。此外，当将电池面积扩大到实际能量供应水平可用 的几平方米时，性能和再现性问题阻碍了商业化。

由韩国科学技术研究院(KIST;总裁：Seok-Jin Yoon)先进光伏研究中心的 Hae Jung Son 博士领导的一个研究小组发现了导致大面积有机太阳能电池性能下降的因素，并宣布了开发用于大面积有机太阳能电池技术开发的新型聚合物添加剂材料。

研究小组专注于有机太阳能电池中光活性层的组成形式和溶液工艺，这是有机太阳能电池制造过程的一部分。旋涂法是一种主要用于实验室研究阶段的溶液工艺，当基板高速旋转时，溶剂迅速蒸发，形成均匀的光敏层混合物。然而，为工业用途设计的大面积连续溶液工艺导致太阳能电池性能下降，因为太阳能电池材料溶液的溶剂蒸发速度太慢。因此，会在光活性材料之间形成不希望的聚集。

研究小组开发了一种聚合物添加剂，可以通过与易于聚集的材料相互作用来防止这种现象。结果，制造了含有聚合物添加剂的三元光敏层以防止光敏层中的聚集。此外，由于可能的纳米级结构控制，太阳能电池的性能提高和稳定性安全性得到了太阳能电池操作过程中光诱导温度升高的影响。实现了 14.7% 的模块效率，与传统的二元系统相比，性能提高了 23.5%。即使在 85°C 的加热环境中，1,000 小时也能保持超过 84% 的初始效率，同时证明了效率和稳定性。

KIST的Son博士表示，他们“通过提出能够进行高质量、大面积溶液处理的太阳能电池材料的核心原理，离有机太阳能电池商业化更近了一步”，进一步表示“通过后续研究实现商业化将使环保自给自足的能源生产成为可能，易于应用于建筑外墙和汽车，也可用作移动和物联网设备的能源。”