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華威大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)有機(jī)太陽(yáng)能電池 可用于汽車(chē)曲面車(chē)身

2019-10-27 12:53  來(lái)源:騰訊汽車(chē)  瀏覽:  

據(jù)外媒報(bào)道,研究人員發(fā)現(xiàn),在太陽(yáng)能電池中,可利用有機(jī)分子混合物,吸收陽(yáng)光并將其轉(zhuǎn)換成電能。此外,這種電池還能應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身等曲面。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)傳統(tǒng)觀念,有助于早日實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池的商業(yè)化應(yīng)用。

在基本的有機(jī)太陽(yáng)能電池中,有機(jī)半導(dǎo)體薄膜夾在兩個(gè)電極之間。該薄膜將有機(jī)半導(dǎo)體層中產(chǎn)生的電荷提取到外部電路中。長(zhǎng)期以來(lái),人們一直認(rèn)為,電極表面需要達(dá)到100%導(dǎo)電,才能最大限度地提取電荷。

英國(guó)華威大學(xué)(University of Warwick)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),在有機(jī)太陽(yáng)能電池中,只要電極表面有1%的面積導(dǎo)電,就能充分發(fā)揮功效。因此,在電極與捕光有機(jī)半導(dǎo)體層之間的界面處,可以使用一系列復(fù)合材料,來(lái)改善器件性能和降低成本?;瘜W(xué)系首席研究員Ross Hatton表示:“人們普遍認(rèn)為,想要優(yōu)化有機(jī)太陽(yáng)能電池性能,需使電極和有機(jī)半導(dǎo)體之間的界面,達(dá)到面積最大化。我們對(duì)此提出質(zhì)疑。”為了找到答案,研究人員研制出一種電極模型,對(duì)表面進(jìn)行系統(tǒng)化改造。從中可以看出,即使電極表面99%都絕緣,只要導(dǎo)電區(qū)域距離不遠(yuǎn),其表現(xiàn)與表面100%導(dǎo)電時(shí)一樣。

在高性能有機(jī)太陽(yáng)能電池中,電極和集光有機(jī)半導(dǎo)體層之間的界面處,設(shè)有額外的透明層。對(duì)于優(yōu)化設(shè)備中的光分布和提高穩(wěn)定性,這些透明層必不可少。當(dāng)然,前提是必須將電荷傳導(dǎo)到電極上。這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),因?yàn)槟軌蛲瑫r(shí)滿足所有要求的材料并不多。博士后研究員Dinesha Dabera解釋說(shuō):“從新發(fā)現(xiàn)中可以看出,絕緣體和導(dǎo)電納米顆粒復(fù)合材料,在這方面具有很大的應(yīng)用潛力,比如碳納米管、石墨烯碎片或金屬納米顆粒。這些材料有助于提高設(shè)備性能,降低成本。目前,有機(jī)太陽(yáng)能電池非常接近但沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,因此,如有任何技術(shù),能進(jìn)一步降低成本,同時(shí)提高性能,都有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。”

有機(jī)太陽(yáng)能電池不含毒元素,可在低溫下采用輥對(duì)輥式沉積(roll-to-roll deposition)加工。因此,這種電池更具有環(huán)保性,不僅碳足跡極低,而且能源回收時(shí)間短。Hatton說(shuō):“我們所要做的是,演示太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)方法,提供更廣泛的材料選擇,推動(dòng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。”

Hatton表示:“目前,人們對(duì)太陽(yáng)能電池的需求迅速增長(zhǎng)。這種電池可安裝于輕質(zhì)、可調(diào)色柔性基板。傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池,很適合在太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)和建筑物屋頂上,用于大規(guī)模發(fā)電。但是,它們很難滿足電動(dòng)汽車(chē)的需求,也難以集成到建筑物的窗戶上,而這些已不再是小眾應(yīng)用。有機(jī)太陽(yáng)能電池可以安裝在這些曲面上,并且非常輕巧,又不占空間。這一發(fā)現(xiàn)或?qū)⑼苿?dòng)新型柔性太陽(yáng)能電池的發(fā)展,給設(shè)計(jì)者提供更多的材料選擇,以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。”
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