聚合物太阳能电池 提高效率20%


  爱荷华州立大学和艾姆斯实验室的研究人员,已经研制出一种技术,能够制备薄而均匀的吸光层,制备是在有结构的基质上进行,这可有效提高聚合物太阳能电池的效率,因为它可以提高光的吸收。

  “我们的技术可有效地利用光捕获方案,”粟米特•乔德哈里说,他是爱荷华州立大学电气和计算机工程助理教授,也是美国能源部艾姆斯实验室副教授。”这样,太阳能电池效率可提高20%。”

  详细的制造工艺,最近在线刊登在《先进材料》杂志上。

  乔德哈里表示,关键的是要提高太阳能电池的效率,这些电池的制备都是采用灵活、重量轻、易于制备的聚合物,要提高效率,就要找到一种有结构的基质模式,以便可以沉积吸光层,这些吸光层都均匀而薄,就像上上下下沉积的平顶皱褶不到百万分之一米高。

  这样制成的就是一个聚合物太阳能电池,它可捕捉更多的光,原因就在那些的皱褶里,所捕捉的光,有的是从一个皱褶反射到另一个皱褶的,他说。这种电池也能够保持良好的输电性能,就是这种薄而均匀的吸光层的输电性能。

  测试表明,研究团队的光捕捉电池可提高能量转换效率20%,这是对比平板太阳能电池而言,平板电池的制备采用聚合物,乔德哈里说。试验也表明,在红色或近红外频段,光的捕获比平板电池提高100%。

  也有研究人员与乔德哈里一起搞这个太阳能电池项目,其中,郝凯明( Kai-Ming Ho)是爱荷华州立大学物理学与天文学著名教授,也是艾姆斯实验室职业科学家,君格-毛克•帕克(Joong-Mok Park)是艾姆斯实验室助理科学家,坎瓦•辛格•纳尔瓦(Kanwar Singh Nalwa)是艾姆斯实验室电子与计算机工程研究生。这项研究基金来自爱荷华州能源基金、艾姆斯实验室和美国能源部基础能源科学办公室。

  这个想法是提高聚合物太阳能电池的性能,要使用有结构的基质,这个想法并不新鲜,乔德哈里说。这种技术很普通,用于传统的硅基太阳能电池。

  但是,以前试图采用有结构的基质,在聚合物太阳能电池中就失败了,因为他们需要额外的处理步骤,或技术上有具有挑战性的涂层技术。有些尝试所产生的吸光层,带有气隙(air gap),或者是太薄的层盖在皱褶上,或是太厚的层盖在凹槽上。结果是损失了电荷,缩短了电路,这些都是在凹槽和皱褶里,这就导致不理想的太阳能电池性能。

  但是,因为把基质结构以及基于解决方案的涂料准确搞清楚了,“我们就得到了更大的功率输出,”Nalwa说。

  爱荷华州立大学研究基金会有限公司已申请的一项专利,就是这种基质和涂层技术,现在,他们正在努力把这种技术的许可证出售给太阳能电池生产厂家。

  “这可能是个旧的想法,我们正在使用,”乔德哈里说,“但是,以前它从没有成功地应用于聚合物太阳能电池。”