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新型太阳能松下电池效率更稳定

作者:松下电池 时间:2019-01-16 20:25
新型太阳能松下电池效率更稳定
想象一块太阳能松下蓄电池板,其构成由金属电极、界面层、吸光层等层面组成。一般而言,界面层位于吸光层和金属电极之间,对太阳能电池的效率和稳定性具有十分重要的作用。
 
在提升有机太阳能电池性能的研究中,在界面层材料的选择上,方俊锋采用了一种名为乙二胺四乙酸(EDTA)衍生物的材料,代替常用的复杂界面材料。方俊锋说:“这是一种在分析化学中常用的廉价试剂,结果表明,它的使用可让器件性能同样优异,而且稳定性也大为提升。”
新型太阳能松下电池效率更稳定
在钙钛矿太阳能电池的研究中,方俊锋主要从在空穴/电子传输材料着手,提升电池效率与稳定性。
 
要了解读懂这份研究成果,首先要了解钙钛矿太阳能电池的光电转换原理。
 
钙钛矿太阳能电池由导电电极、钙钛矿吸光层、电荷(电子和空穴)传输层组成。当太阳光入射到电池吸光层后随即被吸收,光子的能量将原来束缚在原子核周围的电子激发。由于物质整体上必须保持电中性,电子被激发后就会同时产生一个额外的带正电的对应物,物理学上将其叫做空穴。这样的一个“电子--空穴对”就是科学家们常说的“激子”。
 
激子被分离成电子与空穴后,分别流向电池的阴极和阳极。带负电的电子经过电子传输层到阴极。带正电的空穴经空穴传输层,最终到达阳极。在外电路负载的情况下,电子和空穴复合形成回路,完成电能输运。
 
传统的晶硅太阳能电池光电转换效率大约介于23%至25%之间。在研究中,方俊锋团队采用一种有机材料——具有羧基极性基团的聚噻吩衍生物(P3CT)作为空穴传输层,可实现16%以上的光伏转换效率。方俊锋说:“在研究中,我们发现极性羧基的引入让钙钛矿溶液在空穴传输层上更容易铺展,通过抗衡离子调控使得空穴传输层界面薄膜更加均匀,效率可从16%进一步提高到19%以上。”
 
方俊锋说:“基于P3CT这种空穴传输层的器件,我们进一步实现了水氧、热、全光谱光照且持续负载等条件下,器件稳定性的大幅提升。这也证明了有机类材料可在电极界面及晶体界面发挥的巨大作用。”
 
就有机太阳能松下蓄电池和钙钛矿太阳能电池而言,从实验室到实际应用,还有一段较长的路要走。但通过科研人员的不断努力,无论是有机电池还是钙钛矿太阳能电池,未来都将更加光明。方俊锋说:“由于轻薄、柔性、可折叠等特点,它们可以贴在玻璃上,安装在汽车车顶,甚至能做成窗帘,在日常生活中还可以为便携式电子设备提供户外充电。一旦其高效率下的稳定性问题得到解决,未来将对社会产生巨大的影响。我们会沿着这条路继续走下去。”