中美发现可提高30%光伏电池效率的简便廉价技术

 美国北卡罗莱纳州立大学与中国科学院研究人员联合发现一种简便的途径，能够改变运用于太阳能电池聚合物的分子结构。

据悉，这种修改技术能够将太阳能电池的效率增加逾30%。以聚合物为基础的太阳能电池具有两个结构域，其中包含电子受体与电子供体材料。

当光线被吸入，太阳能电池创造出能源粒子，也被称为“激子”。为了能够有效运用能源，激子必须快速游至供体与受体区域，尽可能的保留住更多的光线。

调整受体最高占据之分子轨域（HOMO）与聚合物最低空余分子轨道（LUMO）是一种提升太阳能电池效率的方式，因为激子的受损度最小。

实现这类方式最常见的途径即将氟原子增添进聚合物的分子主链之中，这是一种颇具难度且多步骤的工艺，不仅能够提高光伏电池的性能，还具有相当高的材料制作成本。

由中科院Jianhui Hou带领的化学团队已创造出一种名为PBT-OP的聚合物，由两种商业性单体与易于合成的单体组成。来自北卡罗莱纳州立大学物理学博士后研究员Wei Ma及论文通讯作者在论文中详细阐述了聚合物结构及供体的X射线理论：受体形态学。

PBT-OP开路电压值为0.78伏，相比于类似聚合物的6伏高出30%。

据北卡罗莱纳州立大学物理学家及共同作者Harald Ade透露，研究小组的研究方式具有数个优势。

Harald Ade声称：“改变这些材料分子结构具有一个潜在性的缺陷，即你很可能提高了太阳能电池的某个性能，却没有意识到对设备造成了意想不到的后果。”

“基于这类情况，我们已经寻找到一种简便的方式，通过捕捉更多光能源来改变电子结构并增加设备效率，且不会改变材料吸收、创造及输送能源的能力。”

该研究小组的研究成果在线发表在《先进材料》杂志上。此外，该研究由美国能源部、科学办公室、基础能源科学及中国科技部联合资助。Dr. Maojie Zhang合成该类型聚合物。来自中科院的Xia Guo、Shaoqing Zhang及Lijun Huo亦对该项工作贡献力量。