在将光子能量转化为电能时,太阳能电池释放光子的效率越高

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日前,研究材料科学的日本理化学研究所和京都大学高分子化学系研究发现,在将光子能量转化为电能时,新开发的高分子太阳能电池可以和硅太阳能电池一样降低能量损耗。
随着世界对可替换能源的需求不断上涨,成本较低且不污染环境的聚合物太阳能电池引

研究材料科学的RIKEN中心和京都大学高分子化学系研发出新型聚合物太阳能电池,可大大降低光子能量损失,可获得9%的光电转化效率。

太阳能是取之不尽用之不竭的清洁能源,近年来随着世界各国对环境问题的重视,将太阳能转换成电能的太阳能电池成为各国科学界研究的热点和产业界开发、推广的重点。相对于无机太阳能电池,聚合物太阳能电池具有成本低、制作工艺简单、重量轻、可制备成柔性器件等突出优点,另外共轭聚合物材料种类繁多、可设计性强,通过材料的改性可以有效地提高太阳能电池的性能。因此,这类太阳能电池具有重要发展和应用前景,成为重要的研究方向。

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砷化镓太阳能电池有望打破能效记录

起了很大的关注。但是相对于其竞争对手,成本较高的硅太阳能电池来说,高分子聚合物太

目前,研究材料科学的RIKEN中心和京都大学高分子化学系研究发现,在将光子能量转化为电能时,新开发的高分子太阳能电池可以和硅太阳能电池一样降低能量损耗。

在科技部、国家自然科学基金委、中国科学院和化学所的支持下,化学所高分子物理与化学国家重点实验室的科研人员与有机固体科研人员合作,最近在共轭聚合物光伏材料上取得系列进展。

相比于无机和钙钛矿太阳能电池,有机太阳能电池的一个制约因素是比较大的电压损失。在电压损失里,一个很重要的来源是非辐射损耗导致的。到目前为止,有机太阳能电池里比较强的非辐射损耗的原因尚不清楚。最近几年,伴随着非富勒烯太阳能电池的快速发展,有机太阳能电池的电压损失也得到了一些改善。

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阳能电池的能量转换效率还不能与之相媲美。光子能量损失–将太阳光的光子能量转为电能时,聚合物太阳能电池的能量损失量比硅电池

光子能量损失–将太阳光的光子能量转为电能时,聚合物太阳能电池的能量损失量比硅电池要多。

在宽带隙聚合物太阳能电池给体材料中,一直以来以MEH-PPV,
P3HT等宽带隙材料作为单层或者叠层光伏器件的主要材料。最近,他们设计合成了一种基于并噻唑的宽带隙D-A共聚物,其能量转换效率达到5.2%,为带宽在2.0
eV以上聚合物光电转化效率目前的文献报道最高值,研究结果发表在Macromolecules上(Macromolecules,
2011, 44,
4035–4037),并成为发表当月该期刊下载量前十。他们还首次将吸电子基团砜基引入到PBDTTT共聚物中合成了聚合物PBDTTT-S,该聚合物具有宽的吸收和较低的HOMO能级,以该聚合物为给体、PC70BM为受体的聚合物太阳能电池开路电压达到0.76
V, 能量转换效率达到了6.22%(Chem. Commun., 2011*, 47,
8904-8906);同时,使用BDT单元的同分异构体BDP单元构建了新的聚合物光伏材料,开路电压高达0.8V、效率达到5.2%(
Chem.
Commun., 2011, 47*, 8850-8852)。

来自七个研究机构的二十五名研究人员齐心协力制定了设计高效有机太阳能电池的规则。该研究由瑞典林雪平大学副教授冯高领导。

据美国物理学家组织网11月8日报道,美国科学家通过与传统科学研究相反的新思路,用砷化镓制造出了最高转化效率达28.4%的薄膜太阳能电池。该太阳能电池效率提升的关键并非是让其吸收更多光子而是让其释放出更多光子,未来用砷化镓制造的太阳能电池有望突破能效转化记录的极限。

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