這是有液滴溶液的TEM圖像
(來(lái)源:埃因霍芬理工大學(xué))
在塑料太陽(yáng)能電池的制作過(guò)程中加入額外的溶劑往往能提高其效率二到三倍,在這里額外的溶劑就像我們?cè)诿娣劾锓诺陌l(fā)酵粉一樣。然而關(guān)于這種現(xiàn)象的原因在過(guò)去的十年里一直都沒(méi)有定論。如今,荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)(TU/e)的研究人員已經(jīng)得出了答案并將成果發(fā)表在了自然·通訊上。新發(fā)現(xiàn)將幫助提高塑料太陽(yáng)能電池的效率。
塑料太陽(yáng)能電池,也就是常說(shuō)的有機(jī)太陽(yáng)能電池,使用有機(jī)化合物而不是傳統(tǒng)的硅來(lái)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。將塑料作為基礎(chǔ)材料可以有效的降低成本,也可以減輕電池的重量,同時(shí)也使得電池變得有彈性。但是這種電池大概10%的效率仍然有些低,而商業(yè)硅電池的效率能達(dá)到15%到20%。
偶然發(fā)現(xiàn)
大約十年前,關(guān)于有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率問(wèn)題有了一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn):在制備電池的過(guò)程中加入額外的溶劑(復(fù)合溶劑)可以提高電池效率二到三倍。“這些復(fù)合溶劑現(xiàn)在在所有的有機(jī)太陽(yáng)能電池中都有使用,”荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)的教授René Janssen說(shuō)?!暗菦](méi)有人能弄清楚為什么溶劑會(huì)對(duì)電池有如此積極的影響?!?
形態(tài)學(xué)
眾所周知的是這跟太陽(yáng)能電池的“形態(tài)”有關(guān)系,更準(zhǔn)確的表述就是電子在太陽(yáng)光的影響下在電池的兩個(gè)塑料部件間移動(dòng)的具體結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)部件—都是有機(jī)材料—在制備的過(guò)程中溶解了,并在溶劑揮發(fā)之后變得更加堅(jiān)硬。不可思議的助溶劑通常在溶劑揮發(fā)前加入進(jìn)去。
液滴粒度
由René Janssen主管的埃因霍溫研究團(tuán)隊(duì)使用了許多光學(xué)上的技術(shù)來(lái)尋找一個(gè)合理的解釋。他們稱(chēng)當(dāng)他們沒(méi)有加入助溶劑時(shí),溶劑在揮發(fā)的過(guò)程中會(huì)形成大的液滴。這對(duì)電子傳輸有不利影響—最終影響到了太陽(yáng)能電池的效率?!澳慵尤氲闹軇┰蕉?,最終的氣泡就會(huì)越小直到完全消失,這時(shí)最終的產(chǎn)物也就生成了?!?Janssen如是說(shuō)。
“折疊“與蒸發(fā)
他們同時(shí)也找到這個(gè)現(xiàn)象的原因?!坝不^(guò)程中主要有兩個(gè)影響因素,” Janssen說(shuō)?!耙环矫嫒芤簱]發(fā),與此同時(shí)高分子聚合物也會(huì)呈現(xiàn)出一種“折疊”的結(jié)構(gòu)。我們發(fā)現(xiàn)助溶劑使得“折疊”過(guò)程在相對(duì)更早的階段發(fā)生,這意味著氣泡最后基本上不會(huì)形成?!敝軇┰谶@里很像我們生活中的“發(fā)酵粉”:可以改善混合物本身的結(jié)構(gòu),但是僅僅有它是不夠的。
增效
研究人員希望他們的發(fā)現(xiàn)可以幫助提高塑料太陽(yáng)能電池的效率。“到目前為止,這仍是一個(gè)試錯(cuò)法的問(wèn)題,” Janssen說(shuō)?!暗俏覀冎辽俨畈欢嗫梢灶A(yù)測(cè)什么是可能發(fā)生的,什么是不可能發(fā)生的?!?




