研究人员发现了一种提高太阳能电池效率的简单方法

时间：2021-09-15 09:25:03 来源：

通过改变太阳能电池中使用的聚合物的分子结构，国际研究人员的国际团队增加了太阳能效率超过了30％。

来自北卡罗来纳州立大学和中国科学院的研究人员已经发现了一种改变太阳能电池常用的聚合物的分子结构的简便方法。它们的修改可以增加太阳能电池效率超过30％。

基于聚合物的太阳能电池具有两个结构域，由电子受体和电子给体材料组成。激子是当光被吸收时由太阳能电池产生的能量颗粒。为了有效地利用作为能源来利用，激子必须能够快速行进施主和受体域的界面，并尽可能地保留光的灯光的能量。

提高太阳能电池效率的一种方法是调节受体的最高占用分子轨道（HOMO）与聚合物的最低未占用分子轨道（LUMO）水平之间的差异，使得激子可以以最小的损失收获。实现这一目标的最常见方式之一是通过向聚合物的分子骨架中添加氟原子，这是一种可以提高太阳能电池性能的难度，多步骤，但具有相当大的材料制造成本。

由中国科学院建辉侯领导的化学家团队创造了一种称为来自两种市售单体的PBT-OP的聚合物和一种容易合成的单体。魏马，来自NC州和通讯作者的博士生博士生研究员关于描述该研究的纸质，进行了聚合物结构和供体的X射线分析：受体形态。

PBT-OP不仅比其他常用的聚合物更容易制作，而且简单地操纵其化学结构使其比在具有相同分子骨架的其他聚合物中看到的均匀性水平较低。PBT-OP显示开路电压（来自太阳能电池可获得的电压）值0.78伏，36％来自类似聚合物的〜0.6伏平均值。

据NC州物理学家和联合作者Harald Ade表示，该团队的方法有几个优势。“改变这些材料的分子结构的可能缺点是您可以增强太阳能电池的一个方面，但在击败最初意图的设备中无意中产生意外后果，”他说。“在这种情况下，我们发现了一种改变电子结构的化学方式，通过捕获光的能量的储存部分来改变电子结构并提高装置效率，而不会改变材料吸收，创造和运输能量的能力。”

研究人员的调查结果出现在先进的材料中。该研究由美国能源部，科学厅，基础能源科学和中国科学和技术部提供资金。毛杰张博士合成了聚合物;夏国，少清张和李军霍院从中国科学院也有助于工作。

出版物：毛杰张等人，“一种易于有效的方法，用于根据苯二噻吩调节聚合物的分子能级，以在聚合物太阳能电池中的应用，”先进的立体，2013; DOI：10.1002 / ADMA.201304631

图像：毛杰张，等。 DOI：10.1002 / ADMA.201304631

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