製造有機太陽能電池的智能新方法

使用低成本材料和簡單的製造方法的能力是印刷有機太陽能電池的兩大優勢。

林雪平大學教授OlleIngan?s是一個研究小組的負責人，該小組現在開發了一種更簡單的太陽能電池組件製造方法。所述研究結果已發表在npj Flexible Electronics科學雜誌（「Asymmetric photocurrent extraction in semitransparent laminated flexible organic solar cells」）上。

有機太陽能電池的能量轉換效率正在接近常規硅太陽能電池的能量轉換效率，但他們並不一定要在同一個市場上競爭。

「有機太陽能電池可用於許多環境中，尤其是那些需要用到有機太陽能電池特殊性能的環境中：它們可以是半透明的，柔軟的，柔韌的，可以體現出不同的顏色，而且製造成本低廉。林雪平大學生物分子和有機電子教授Ingan?s說到。

與他的研究小組一起，他現在已經開發了一種改進的方法來製造這些薄而柔性的太陽能電池。

圖示是半透明太陽能電池組件。（圖片來源：Thor Balkhed）

在如圖所示的半透明太陽能電池組件中，使用具有兩種聚合物PEDOT：PSS（通常用於有機電子器件）的變體的電極，其中一個用作陽極而另一個用作陰極。在太陽能電池組件上出現條紋的是陰極型或陽極型材料的線條。吸收光併產生電子的活性層位於這些電極之間。多個單個太陽能電池在組件中串聯連接。

當電極和活性層彼此上下印刷為薄膜時，一層中的缺陷將用作下一層待印刷層的凸起點。這些缺陷相互加強，造成頂部和底部之間的短路。到現在為止，這個問題已經通過在電池間流通一個電流來解決。

「每個單元中的缺陷必須被消除。OlleIngan?s解釋說，這不僅耗時，而且很難在所有電池中消除，這意味著缺損單元的廢品率非常高。

研究人員們現在已經成功地測試了一種方法，他們用活性聚合物材料代替膠水。兩個塑料薄膜，一個與陽極，另一個與陰極，全套組件分層壓制在一起後，被活性物質覆蓋。由於只需要列印兩層，所以缺陷的數量較少，在層壓過程中兩個缺陷完全相反的可能性可以忽略不計。

「這只是沒有發生。但我們發現，當我們將兩層層壓在一起以提供一個靈活而堅固的組件時，太陽能電池從一側照射時會產生更多的電流。當然，無論太陽是升起還是落下，我們都希望太陽能電池產生相同的電流，」他指出。

研究人員們已經表明，這是水分造成的麻煩。電子到達電極之前在捕獲電子的材料中形成了小的電子陷阱。通過製造陽極和陰極膜，然後在保護氣體中將它們與活性聚合物一起快速層壓，可以解決這個問題。薄膜暴露在潮濕的時間越短越好。

OlleIngan?s表示：「我們已經證明，這種層壓方法適用於多種不同的聚合物組合，並且能量效率與傳統製造方法一樣高。

由林雪平大學的OlleIngan?s及其小組開發的太陽能電池組件正在由衍生公司Epishine開發和製造，該公司已選擇將目光瞄準室內電池市場。然後，太陽能電池吸收室內照明併產生足夠的電流來供電，例如，在主人不在家時跟蹤寵物狗的感測器，或測量室內濕度或溫度的感測器。室內照明具有與陽光不同的光譜和強度，所以使用條件更簡單，效率更高。

（https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=49320.php）

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