美國(guó)密歇根大學(xué)科學(xué)家展示了光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)15%的有機(jī)太陽(yáng)能電池，新成果將進(jìn)一步促進(jìn)更柔性、更廉價(jià)太陽(yáng)能電池的商用。

研究人員估計(jì)，如果有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率能夠達(dá)到15%，且使用壽命達(dá)到20年，那么，其發(fā)電成本僅為每千瓦時(shí)7美分。而美國(guó)能源信息署的數(shù)據(jù)顯示，2017年，美國(guó)的平均發(fā)電成本為每千瓦時(shí)10.5美分。

有機(jī)太陽(yáng)能電池與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)電池相比具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。硅基無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池板制造成本高昂，但基于碳的有機(jī)太陽(yáng)能電池可以廉價(jià)地制造成卷，這些卷足夠薄，可在建筑物或服裝內(nèi)彎曲和扭曲，并可以制成任何顏色，甚至透明，從而與周?chē)h(huán)境相匹配。

但有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率比較低，在與普通能源的競(jìng)爭(zhēng)中只能甘拜下風(fēng)。研究第一作者車(chē)小洲(音譯)說(shuō)：“過(guò)去幾年，其光電轉(zhuǎn)化效率一直徘徊在11%到12%左右。”

為了有所突破，研究人員集結(jié)了設(shè)計(jì)和工藝方面的多項(xiàng)進(jìn)步。首先，他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了專(zhuān)用層來(lái)吸收可見(jiàn)光和紅外光。實(shí)質(zhì)上，他們堆疊了兩個(gè)有機(jī)太陽(yáng)能電池——一個(gè)能吸收波長(zhǎng)從350納米開(kāi)始的可見(jiàn)光譜中的光;另一個(gè)能吸收波長(zhǎng)高達(dá)950納米的近紅外光。車(chē)小洲說(shuō)：“電池本身的光電轉(zhuǎn)化效率為10%到11%，當(dāng)將它們堆疊在一起時(shí)，光吸收增加，此外，我們還使用了抗反射涂層，將效率提高到了15%。”該團(tuán)隊(duì)還證明，他們的新設(shè)計(jì)、材料和工藝制造的成品率高達(dá)95%以上，這對(duì)于將制造過(guò)程擴(kuò)展到工業(yè)級(jí)非常重要。

研究人員相信，轉(zhuǎn)化效率還可以進(jìn)一步提高。車(chē)小洲解釋說(shuō)：“可以通過(guò)改善光吸收來(lái)增加電流，并最大限度地減少能量損失，從而提高電壓。計(jì)算結(jié)果表明，此類(lèi)設(shè)備的光電轉(zhuǎn)化效率在不久的將來(lái)可達(dá)18%，有助太陽(yáng)能成為真正無(wú)處不在的清潔能源。”