在將太陽(yáng)能光轉(zhuǎn)化為電力方面，使用導(dǎo)電有機(jī)聚合物進(jìn)行光的吸收和轉(zhuǎn)化的光伏太陽(yáng)能電池展現(xiàn)出巨大的潛力。有機(jī)聚合物可以非常低廉的價(jià)格批量生產(chǎn)，從而可以使光伏設(shè)備價(jià)格便宜、體型輕便且靈活性好。
研究人員將日本住友化學(xué)(SumitomoChemicalofJapan)生產(chǎn)的新型紅外吸收聚合物材料加入設(shè)備中，從而使該光伏設(shè)備的架構(gòu)有著廣泛的適用性，功率轉(zhuǎn)換效率跳升到10.6%。這是一項(xiàng)新的世界記錄，已經(jīng)通過(guò)了美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)證。
通過(guò)使用吸收波段不同的電池，串聯(lián)光伏電池是一種獲得更多太陽(yáng)能射線的有效方式。但是研究人員表示，只結(jié)合兩種光伏電池并不能自動(dòng)提高效率。串聯(lián)電池的材料互相之間必須兼容才能實(shí)現(xiàn)高效的光線吸收。
目前為止串聯(lián)設(shè)備的性能落后于單層光伏電池，這主要因?yàn)槿鄙俸线m的聚合物材料。加州大學(xué)洛杉磯分院工程研究人員展示了非常高效的單層和聚合物光伏電池，它們的特點(diǎn)是專為串聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的低波段差接合聚合物。波段差決定了聚合物所能吸收的太陽(yáng)能光譜范圍。
研究主要參與者、加州大學(xué)洛杉磯分院材料科學(xué)和工程教授YangYang表示：“想像一臺(tái)雙層公共汽車。這個(gè)公車在一層中能夠載許多乘客，但是如果再添加一層，相同的占地面積就能載更多乘客。這就是我們對(duì)串聯(lián)聚合物光伏電池所做的改造。”
住友化學(xué)公司研究小組經(jīng)理ShujiDoi表示：“太陽(yáng)能光譜非常寬，其中包含可見(jiàn)光也包含不可見(jiàn)光，紫外線和紅外線。我們非常高興住友的低波段聚合物能夠?yàn)樾蚀蚱剖澜缬涗涀龀鲐暙I(xiàn)。”
加州大學(xué)洛杉磯分院工程研究員成員及論文作者之一GangLi表示：“我們對(duì)串聯(lián)光伏電池研究所花的時(shí)間比單結(jié)電池設(shè)備短得多。在如此短暫的時(shí)間里取得效率提升方面的成功真正展現(xiàn)出串聯(lián)光伏電池技術(shù)巨大的潛力。”
Yang說(shuō)：“所有操作均通過(guò)價(jià)格低廉的濕涂層流程完成。由于此流程與現(xiàn)有的生產(chǎn)流程兼容，因此我預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)在不久的將來(lái)就會(huì)上市。”
此項(xiàng)研究為聚合物學(xué)家指引了新的方向，從而為串聯(lián)聚合物光伏電池新材料的設(shè)計(jì)做出貢獻(xiàn)。另外，這也是邁向聚合物太陽(yáng)能電池商業(yè)化的重要一步。Yang表示希望在未來(lái)幾年內(nèi)將效率提升到15%。
此項(xiàng)研究由國(guó)家科學(xué)基金、美國(guó)空軍科研處、美國(guó)海軍研究處以及美國(guó)能源部和可再生能源實(shí)驗(yàn)室共同提供支持。
