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新型有机太阳能电池杂化策略研究

2021-01-19

海外星云 2021年21期
关键词:效率

在能源领域中, 太阳能拥有天然气、石油、煤炭等资源不具有的可再生特质,已经逐渐成为各个国家以及各研究机构用以突破经济发展瓶颈的一大战略性资源。

经过60年左右的时间发展,自太阳能电池从军事领域蔓延到民用家用等领域,电池效率从刚开始的不到1 % 发展到现如今的超过20%。时至如今,无机材料仍然作为太阳能电池的最主要原料,发挥着不可忽视的作用,但受制于原材料的价格以及来源。

基于制备简单、原料来源广泛、成本低廉等优势,有机材料已经在实验室中展现了替代无机材料的趋势,但由于有机材料的电荷迁移率低,非辐射复合导致的开路电压低等问题,一直使有机太阳能电池在性能上无法与无机太阳能电池媲美。

基于此现象,剑桥大学物理专家理查德·弗伦德,亚历山大 J. 吉列特, 加州大学圣巴巴拉分校化学与生物化学系教授Thuc-Quyen Nguyen以及蒙斯埃诺大学大卫·贝尔琼等人提出一种新型的杂化策略,通过识别确认和抑制非辐射损耗途径, 使有机太阳能电池的效率提高到20%以上成为可能。

理想的太阳能电池模型应该只通过辐射复合途径来转换能量,即获得100%的电致发光外量子效率(External QuantumEfficiency,EQE)。

但实际上,往往有多种非辐射复合途径影响了电池的性能,从而导致额外的电压损失。影响EQE的因素有光致发光效率和辐射衰减复合比例。通过改变两种因素,可以实现对太阳能电池转换效率的调控。

目前的大部分研究都是通过提高光致发光效率改善EQE,该论文通过改变辐射衰减比例提供了一条提高太阳能电池效率的新思路。……

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