如何提高太阳能电池的稳定性和效率？使用混合的材料好像是不错的选择

日本广岛大学的研究人员将各种聚合物和分子半导体混合在一起作为光吸收材料，制造出一种能提高功率效率和发电量的太阳能电池。这些类型的太阳能电池，被称为有机光伏（OPV），是当光入射到它们的光吸收器上时产生电能的装置。太阳能电池的效率是通过比较产生的电能和入射到电池上的光的多少来决定的。这被称为“光子收获”，即有多少光粒子被转换成电流。太阳能电池效率越高，其商业用途就越经济实用。

高级科学与工程研究生院的研究小组只添加了少量的一种能吸收长波长光的化合物，产生了比没有这种化合物的版本效率高1.5倍的OPV。由于器件内部的光干涉效应，该化合物能够提高吸收强度。该小组接着指出，如何分配这些燃料是进一步提高发电效率的关键。

论文的通讯作者大阪义大郎（ItaruOsaka）在2020年11月发表在《大分子》杂志上，他说：“向OPV电池中添加极少量的敏化材料，这种材料由我们先前开发的半导体聚合物和其他材料组成。”。

“这导致光电流显著增加，从而由于光干涉效应产生的放大光子吸收而提高了功率转换效率。关键是要使用一种非常特殊的聚合物，这种聚合物使我们能够为OPV电池提供非常厚的半导体层，与薄层相比，它显著增强了光干扰效应。”

至于未来的工作，大阪将目光投向推动最先进太阳能电池的发展。

“我们的下一步是开发出更好的半导体聚合物作为这类OPV的主体材料，以及能够在较长波长区域吸收更多光子的更好的敏化材料。这将使OPV电池实现世界上最高的效率。”

钙钛矿中添加有机颜料可提高电池稳定性和效率

佛罗里达州的一个的研究小组正在研究将新旧材料混在一起的太阳能电池。

化学教授BiwuMa和他的团队发表了一项新的研究，表明如果你在钙钛矿太阳能电池中添加一点已有的有机颜料，就会提高电池的稳定性和效率。

这项研究发表在《AngewandteChemie》杂志上。

“颜料丰富，成本低，而且坚固，”马云说当我们将它们与钙钛矿相结合时，我们可以产生新的高性能混合系统。它将旧的与新的结合在一起，它们共同创造出令人兴奋的东西。”

马在新一代太阳能电池技术方面的研究一直专注于解决钙钛矿太阳能电池的稳定性问题和挑战。钙钛矿太阳能电池是一种光伏电池，其包含钙钛矿结构化合物，最常见的是有机-无机铅或卤化锡基杂化材料，作为集光层。

在过去的十年里，钙钛矿太阳能电池的研究突飞猛进。2009年首次报道时，功率转换效率约为4%，现在高达25%。然而，商业上的可行性也有缺点，比如材料容易快速降解。

全世界的研究人员一直在寻找这种完美的配方，使它们既稳定又高效。

马的研究小组用甲基铵碘化铅做实验，在没有颜料层的情况下，太阳能电池的效率为18.9%。有了它，这个数字上升到了21.1%。研究小组还发现，在环境条件下，加入色素层后，没有封装的细胞可以保持其初始效率的90%。

通过简单的溶液处理和热退火添加一层不溶性色素也使细胞疏水，这意味着水不能停留在表面。

“我们相信，用低成本的颜料对这些电池进行表面钝化处理，对于提高电池的稳定性和效率是一个非常有前途的方法，”马说。