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有机光伏太阳能电池研究取得突破

2003-09-21

《Nature》杂志9月11日报道了普林斯顿大学电子工程系研究人员在有机太阳电池领域取得的最新研究成果。

这项新的成果为科学家们研究新型的相当于传统晶硅电池效率的太阳电池提供了方向。这种新型太阳能电池采用含有少量碳的有机分子而不是传统的硅基材料，可以做成超薄和柔性电池，因而有望极大降低成本。这种有机太阳能电池可以在塑料衬底上使用类似于打印或者溅射沉积的方法来制造。从事这项研究的普林斯顿大学电子工程研究生Peter Peumans说：“你可以这样想象一下这种产品，你拿着类似可卷曲床单那样的一捆太阳能电池，然后展开后放到屋顶，就一切OK”

Peter Peumans认为这种产品的另外一个特点是可以做成不同的色彩和透明效果，这非常适合建筑上的使用，它可以允许透过一半的太阳光，而用另一半太阳光来发电。

由于这些潜在的优点，科学家已经对有机光伏电池进行了很多年的探索，但是转换效率问题始终困扰着科学家们。1986年世界第一个有机光伏电池研究出来，仅有1％的光电转换效率，但是，这个1％的纪录却保持了大约15年。

普林斯顿大学的Forrest 和同事最近终于冲破这个门槛，研制出效率超过3％的有机光伏电池，而《自然》杂志上的这篇报道则介绍了通过采用新的工艺生产有机薄膜，可以使电池的效率再增加50％。

Forrest实验室的研究人员目前正准备把新材料和新的制造技术结合起来，这将使转换效率进一步提升到至少5％的水平。Forrest说我们有信心采用新的技术使电池的效率在较快的时间内达到10％的水平。

尽管传统晶硅电池的效率通常为15％的水平，但是有机电池具有制造成本低的多的优势，因此，最终每瓦成本要低于晶硅电池。

这项技术还为其它半导体领域的应用提供新的材料研究方向。Forrest说这项技术的关键是应用一个“金属盖帽”（matal cap）放在有机薄膜上面从而使薄膜表面变得光滑和均匀并且使内部微观结构改变和啮合在一起，研究人员并建立了一个数学模型来解释这种机理。

来源：新材料在线