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UCLA研究人员实现有机聚合物光伏电池效率达10.6%

钜大LARGE  |  点击量:97次  |  2021年09月22日  

摘要
NaturePhotonics杂志报道,加州大学洛杉矶分院HenrySamueli工程及应用科学学院和加州大学洛杉矶分院Nanosystems学院(CNSI)的研究人员近日大幅推升了聚合

NaturePhotonics杂志报道,加州大学洛杉矶分院HenrySamueli工程及应用科学学院和加州大学洛杉矶分院Nanosystems学院(CNSI)的研究人员近日大幅推升了聚合物光伏电池的性能。他们使用的设备具有新的串联结构,能够将多个吸收波段不同的光伏电池结合在一起。2011年七月该设备功率转换效率8.62%获得认证,打破了世界记录。在将太阳能光转化为电力方面,使用导电有机聚合物进行光的吸收和转化的光伏太阳能电池展现出巨大的潜力。有机聚合物可以非常低廉的价格批量生产,从而可以使光伏设备价格便宜、体型轻便且灵活性好。


研究人员将日本住友化学(SumitomoChemicalofJapan)生产的新型红外吸收聚合物材料加入设备中,从而使该光伏设备的架构有着广泛的适用性,功率转换效率跳升到10.6%。这是一项新的世界记录,已经通过了美国能源部国家可再生能源实验室的认证。


通过使用吸收波段不同的电池,串联光伏电池是一种获得更多太阳能射线的有效方式。但是研究人员表示,只结合两种光伏电池并不能自动提高效率。串联电池的材料互相之间必须兼容才能实现高效的光线吸收。


目前为止串联设备的性能落后于单层光伏电池,这重要因为缺少合适的聚合物材料。加州大学洛杉矶分院工程研究人员展示了非常高效的单层和聚合物光伏电池,它们的特点是专为串联结构设计的低波段差接合聚合物。波段差决定了聚合物所能吸收的太阳能光谱范围。


研究重要参与者、加州大学洛杉矶分院材料科学和工程教授YangYang表示:想像一台双层公共汽车。这个公车在一层中能够载许多乘客,但是假如再添加一层,相同的占地面积就能载更多乘客。这就是我们对串联聚合物光伏电池所做的改造。


住友化学公司研究小组经理ShujiDoi表示:太阳能光谱非常宽,其中包含可见光也包含不可见光,紫外线和红外线。我们非常高兴住友的低波段聚合物能够为效率打破世界记录做出贡献。


加州大学洛杉矶分院工程研究员成员及论文作者之一GangLi表示:我们对串联光伏电池研究所花的时间比单结电池设备短得多。在如此短暂的时间里取得效率提升方面的成功真正展现出串联光伏电池技术巨大的潜力。


Yang说:所有操作均通过价格低廉的湿涂层流程完成。由于此流程与现有的生产流程兼容,因此我预计这项技术在不久的将来就会上市。


此项研究为聚合物学家指引了新的方向,从而为串联聚合物光伏电池新材料的设计做出贡献。另外,这也是迈向聚合物太阳能电池商业化的重要一步。Yang表示希望在未来几年内将效率提升到15%。


此项研究由国家科学基金、美国空军科研处、美国海军研究处以及美国能源部和可再生能源实验室共同供应支持。



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