有机太阳能电池达到创纪录效率，成为商业化的基准

2018年EECS Forrest有机太阳能电池。

在一个使商业上可行的更灵活，便宜的太阳能电池类型的进展中，密歇根大学的研究人员已经展示了可以实现15％效率的有机太阳能电池。

这种效率水平在目前市场上的许多太阳能电池板或光伏电池的范围内。

“有机光伏可能会削减太阳能系统总成本，使太阳能成为一个真正无处不在的清洁能源，”Peter A. Franken杰出大学工程教授和Paul G. Goebel工程教授Stephen Forrest说，领导工作。

研究人员估计，有效太阳能电池的效率达到15％，并且具有20年的使用寿命，可以以每千瓦小时7美分的成本生产电力。根据美国能源情报署的数据，相比之下，美国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纳入其结构中，与传统的“无机”电池相比具有多项优势。硅基无机太阳能电池板制造成本高昂 - 由需要固定安装点的厚的刚性薄板组成。

但是基于碳的有机太阳能电池可以廉价地制造成卷，其足够薄以在结构或服装内弯曲和弯曲，并且使任何颜色，甚至透明，以混入其环境中。

尽管有这些优势，有机太阳能电池缺乏与常规能源竞争所需的效率。

“在过去的几年中，有机光伏效率一直停留在11％到12％左右，”应用物理学项目的博士生候选人，第一作者Nature Chemistry发表的一篇新研究报告的Xiaozhou Che说。

为了打破这种情绪，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，该系统结合了专用层来吸收可见光和红外光。实质上，它们堆叠了两个有机太阳能电池 - 一个能够吸收波长350纳米的可见光谱中的光，另一个能够吸收波长950纳米的近红外光。

Che说：“细胞本身的效率达到了10％到11％。“当我们将它们堆叠在一起时，我们增加了光吸收，并且使用抗反射涂层的效率提高到15％。”

堆叠电池需要在过程中取得突破。该团队开发了互连层，以防止损坏第一个电池，并且仍然允许光线和电荷通过。

“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会溶解已经沉积在底部的层，”Che说。

最后，团队表明他们的新设计，材料和工艺制造产量高达95％以上。这意味着研究人员成功创建了几乎所有没有短路的器件，并且对于将制造扩展到工业级非常重要。

尽管创造了创纪录的效率，但团队相信他们可以进一步推动他们的进步。

“我们可以通过改善光吸收来增加电流，并将能量损失降至最低，以增加电压，”Che说。“根据计算结果，这种类型的多结装置在不久的将来会有18％的效率。”