串聯有機太陽能電池轉換效率提升至 15%，已達商業化標準

【Technews科技新報】透過將電池串聯在一起，科學家現在已經能讓更便宜的有機太陽能電池轉換效率從 11% 提升至 15%，其中關鍵技術在於防止串連電池溶解的同時，還能提升吸收太陽光的能力。

有機太陽能電池意指全部或部份成分為有機物的太陽能電池，使用導電聚合物或小分子吸收光並轉移電荷，透過改變聚合物等分子長度與官能團改變有機分子能隙，有機物的摩爾消光係數很高，因此只要少量有機物就可以吸收大量的光。

和傳統無機硅晶太陽能電池相比，有機太陽能電池由於具大量製備、價格相對低廉，材地柔軟可撓曲等特性，在應用方面變得頗有前途，雖然它們同時也有能量轉換效率低、穩定性差等缺點尚待克服。

過去幾年，有機光伏電池的效率一直停留在 11～12％ 左右，但最近來自美國密西根大學的研究人員開發出轉換效率可達 15% 的有機太陽能電池，使用壽命可達 20 年，已經達到商業化標準，目前市面上多數太陽能電池板效率都在這範圍內。

有機太陽能電池將能減少太陽能系統總成本，使太陽能逐步邁向更綠色的能源，研究人員估計，這類電池能以每千瓦小時 7 美分的成本製造電力，相比之下，據美國能源資訊管理局（Energy Information Administration，縮寫 EIA）資料顯示，美國平均電力成本為每千瓦時 10.5 美分。

團隊基本上是開發一個創新整合系統來吸收可見光與紅外光。分析其內部設計，研究人員堆疊了兩種有機太陽能電池，一個能從可見光譜波長 350nm 處開始吸收光，另一個則能吸收波長高達 950nm 的近紅外光，單一個電池本身效率確實只有 10～11％，但當兩個電池串聯在一起並加上抗反射塗層後，效率可提高到 15％。

堆疊電池是個困難的挑戰，因為用來處理頂部電池的液體會溶解底部電池的膜，團隊故另外開發相連層，在防止第一個電池損壞之際仍允許光與電荷通過。

透過提高光的吸收來增加電流，並將能量損失降至最低以增加電壓，研究第一作者 Xiaozhou Che 表示，根據計算，此種類型的串聯設備不久之後將帶來 18％ 的轉換效率。新研究已發布在《自然-能源》（Nature Energy）期刊。

（首圖來源：密西根大學）

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科技新報編輯

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