科學(xué)家近期在全有機(jī)太陽能電池(AOSCs)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展,這一創(chuàng)新成果由科技媒體scitechdaily率先報(bào)道。據(jù)報(bào)道,一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)成功地將全有機(jī)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)提升至8.7%,這一數(shù)值是傳統(tǒng)方案的兩倍多。
在全球氣候變化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)下,太陽能作為一種清潔、可再生的能源,其重要性日益凸顯。然而,目前市場上主流的硅基太陽能板雖然效率高,但在生產(chǎn)及廢棄過程中可能對環(huán)境造成污染。同樣,新興的鈣鈦礦太陽能電池雖然在性能上表現(xiàn)出色,但其材料中的毒性成分也引發(fā)了人們對長期可持續(xù)性的擔(dān)憂。
鑒于這些問題,科研人員開始探索全有機(jī)太陽能電池這一更為環(huán)保的替代方案。全有機(jī)太陽能電池完全由碳基有機(jī)材料構(gòu)成,不含有毒重金屬,廢棄后可以像普通塑料一樣進(jìn)行安全焚燒,從而大大降低了環(huán)境成本和處理風(fēng)險(xiǎn)。
然而,全有機(jī)太陽能電池在能量轉(zhuǎn)換效率方面一直存在瓶頸,長期停留在約4%的水平,遠(yuǎn)低于硅基電池的27%和鈣鈦礦電池的26%。這一局限性限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的推廣和普及。
為了克服這一難題,日本金澤大學(xué)的中野正博副教授聯(lián)合REIKO公司和加拿大女王大學(xué)的研究人員,共同開發(fā)出了新型透明電極和層壓技術(shù)。這一創(chuàng)新技術(shù)的引入,使得全有機(jī)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率得到了顯著提升。
研究團(tuán)隊(duì)采用PEDOT:PSS導(dǎo)電聚合物制作透明電極,這一電極在低溫條件下(80°C)即可完成制備,避免了強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或高溫(150°C)對有機(jī)基材的損害。同時(shí),他們還創(chuàng)新性地使用了碳納米管電極層壓技術(shù),有效保護(hù)了底層的有機(jī)膜,確保了多層堆疊時(shí)不會(huì)遭到破壞。
通過這些創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用,新型全有機(jī)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率成功達(dá)到了8.7%,實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)方案的超越。這一成果不僅為全有機(jī)太陽能電池的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),也為未來清潔能源的推廣和應(yīng)用提供了新的可能。