一種新設計可實現大規模生產無毒高效能太陽能電池
有機太陽能電池效率高,對環境影響小,但大規模生產一直是個難題。如今,瑞典林雪平大學的研究團隊發展了一種全新的設計原理,讓這項挑戰變得可行。這項研究發表在《自然能源》(Nature Energy)雜誌上,研究人員詳細探討了有機太陽能電池的分子形狀及其相互作用。
有機太陽能電池的效率正逐步趕上傳統太陽能電池,已能夠將約20%的太陽光轉化為電能。這種高效率是多年深入研究材料及其分子間相互作用(即形態)的成果。
有機太陽能電池通常透過物理混合物生產,然後將其塗覆在基板上,待混合物中的溶劑蒸發。然而,傳統的化學溶液通常含有有毒且對環境有害的物質。林雪平大學的研究團隊與中國和美國的同行合作,成功破解了使用幾種環保溶劑生產高效有機太陽能電池的技術難題。
研究團隊利用先進的同步加速器X射線和中子技術,繪製出電子傳輸材料與溶劑分子之間的相互作用圖譜。透過這些研究,團隊發展了適用於多種環保溶劑的設計原則。他們甚至展望未來,希望水也能作為溶劑使用。
研究人員指出,理解有機太陽能電池形態與性能之間的關聯是一項重大挑戰。這需要研究從材料釋放電子到接收材料的超快速電荷傳輸過程。這些過程發生在奈米級結構和分子界面上。研究團隊表示,大規模生產環保且永續的有機太陽能電池的技術之門已經開啟。