全有機太陽能電池面世

    光電轉化效率達8.7%創新高

    太陽能作為一種清潔、可再生的能源而備受關注。日本金澤大學和加拿大金斯頓女王大學等機構合作研發出一種全有機太陽能電池，不含有害金屬或金屬氧化物，光電轉換效率達百分之八點七，較此前研究有大幅提升。

    金澤大學日前發佈新聞公報介紹說，當前廣泛使用的矽基太陽能電池板因含有害金屬，廢棄後處理成本較高。全有機太陽能電池是全部由有機材料製成、不含有害金屬的太陽能電池，可大幅降低環境成本，被認為是能源領域有潛力的技術方向。但全有機太陽能電池尚處於研究階段，目前光電轉換效率最高僅能達到約百分之四，遠低於矽基太陽能電池（效率可達百分之廿七）和鈣鈦礦太陽能電池（效率可達百分之廿六）。此次，金澤大學領銜的研究團隊，將全有機太陽能電池光電轉換效率大幅提升至百分之八點七，標誌着全有機太陽能電池向實用化邁進一大步。

    全有機太陽能電池效率低下主要有兩方面原因。一是目前製備高導電性有機電極材料需要添加強酸或堿基，並用一百五十攝氏度以上的高溫處理，易損傷電池的有機基板；二是在製造多層膜構成的太陽能電池器件過程中，很難做到逐層堆疊薄膜時不損傷下層結構，尤其採用溶液工藝時，在形成上層過程中存在下層溶解或薄膜均勻性受損等風險。

    研究團隊通過開發新電極材料和使用新製作工藝克服上述難題。首先，團隊以導電高分子聚合物PEDOT：PSS為基礎，研發出一種新型透明電極材料。這種材料表現出作為太陽能電池電極足夠的導電性，它在八十攝氏度溫度條件下就能製備，並且不需使用酸和堿基。團隊還開發出“碳納米管電極層壓法”，先單獨製成電極再貼到器件上，避免了傳統溶液工藝損傷下層有機薄膜的風險。

    相關成果已發表在美國《先進功能材料》雜誌上。公報說，團隊計劃在後續研究中進一步提升有機電極的導電性和電池的光電轉換效率，同時致力於研發更低成本的材料與製造工藝。如能實現新型全有機太陽能電池的低成本化，這種應用場景廣泛、易於回收的太陽能電池將有望普及。

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