X射線技術(shù)揭示有機(jī)太陽能電池內(nèi)部機(jī)理

慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員利用X射線技術(shù)在分子水平上觀察了有機(jī)太陽能電池的內(nèi)部反應(yīng)，從而可以用來提升太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。

有機(jī)太陽能電池由有機(jī)分子組成，制約電池獲得更多能量的一個關(guān)鍵因素為分子的排列方式。到目前為止，關(guān)于印刷過程中分子之間如何進(jìn)行排列這一問題還沒有相應(yīng)的研究，而為了控制電池中各組分的排列方式，十分有必要從分子尺度研究這一問題。該小組的研究發(fā)現(xiàn)，印刷剛開始時，溶劑逐漸揮發(fā)而其它材料保留在溶液中，這一現(xiàn)象直接導(dǎo)致有機(jī)分子的濃度增加，直到電子供體開始結(jié)晶。同時，電子受體開始聚合。這一過程中，兩種材料之間的距離已經(jīng)確定，從而直接影響電池的效率。為了提高電池的效率，需要控制打印過程中的這一步驟。

研究人員將利用現(xiàn)有結(jié)果控制其它材料的排列方式，從而直接應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，優(yōu)化電池生產(chǎn)過程。

突破新記錄的雙結(jié)太陽能電池

近日，美國能源部下屬的國家可再生能源實驗室（NREL）與瑞士電子與微技術(shù)中心（CSEM）的研究人員共同開發(fā)出雙結(jié)III-V族/硅太陽能電池，在將非集中太陽光轉(zhuǎn)化為電能的效率方面創(chuàng)造了新紀(jì)錄，達(dá)到29.8%。

這種太陽電池是由兩種電池堆積構(gòu)成的，其中上部分是由NREL開發(fā)的磷化銦鎵（GaInP）太陽電池；下部分是由CSEM采用硅異質(zhì)結(jié)（SHJ）技術(shù)開發(fā)的晶體硅電池。取得這項記錄的關(guān)鍵是CSEM提出的新型雙結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)設(shè)計。首次合作的結(jié)果進(jìn)一步表明，通過組合NREL和CSEM的太陽能電池可以實現(xiàn)更高的效率。

該項研究工作的資金來自美國能源部辦公室能源效率和可再生能源SunShot計劃（旨在實現(xiàn)太陽能相對傳統(tǒng)能源的成本優(yōu)勢）以及瑞士聯(lián)邦和nano-tera.ch計劃。