2008-11-30

具有更高效率的聚合物太陽能電池

Researchers create polymer solar cells with higher efficiency levels
http://www.physorg.com/news146924399.html

November 26, 2008

目前,太陽能電池很難掌控,購置價格昂貴且安裝複雜。希望有朝一日消費者能從他們當地的五金行購買太陽能電池,而且像海報一樣將它們掛在牆上。

由 UCLA Henry Samueli 工程與應用科學學院所完成的一項新研究,證明了這個夢想更靠近現實一步。正報導於 11/26 當期(譯註:應為 12/03)的 Journal of the American Chemical Society 上,Yang Yang(楊揚,譯音,一位材料科學與工程教授)等人,描述一種新的聚合物,或塑膠,的設計與合成,以用於太陽能電池中,與先前的聚合物相比,那顯著增加了日光吸收與轉換能力。

這個研究團隊發現,將此聚合物骨架中的碳原子以一個矽原子替換,顯著地改善該材料的光伏特性。這種包含矽雜環戊二烯的聚合物(silole-containing polymer),賦予它很大的潛力成為高效率太陽能電池的一種成份。

"在今日能源危機的現實下,是需要一種改變局面的技術,使太陽能電池能更加普及," Yang 說。"我們希望我們新合成的聚合物,終將能夠用在太陽能電池上,遠超過它們目前在屋頂上的應用。想像一棟房子或一輛車,被彈性太陽能薄膜所披覆並提供電力。我們的夢想是要看見太陽能用在每個地方。"

聚合物是質輕、成本低的塑膠,用在包裝材料以及廉價產品中,例如:絕緣體、水管、家用產品與玩具。聚合物太陽能電池利用有機化合物以日光產生電力。它們的生產成本比傳統基於矽的太陽能電池更加便宜,而且對環境也十分友善。

雖然聚合物太陽能電池已問世數年,不過它們的效率直到最近仍然偏低。由 Yang 的團隊所創造的新聚合物,在這篇已發表的研究中達到 5.1% 的效率,但過去數個月在實驗室中已增加到 5.6%。Yang 及其團隊已證明,他們用在他們太陽能電池上的光伏材料,是這種基於單層、低頻隙的聚合物中最有效率的其中一種。

在較低的頻隙上,這種聚合物太陽能電池更能利用太陽光譜,因而能吸收更多陽光。

"先前,這種聚合物的合成步驟相當複雜。我們已能簡化這種製程,並使它更容易大量製造," Jianhui Hou 說,UCLA 博士後研究者,以及本研究的共同作者。"雖然這是個劃時代的成就,但我們將繼續研究改善這種材料。在理想上,我們會將這種太陽能電池的效能推進超過 10% 的效率。我們知道這的確有可能。"

"我們希望太陽能電池有一天能像紙一樣薄,而且能附加在你選擇的表面上," 共同作者 Hsiang-Yu Chen 補充,UCLA 工程畢業生。"我們也希望能夠創造出不同的顏色以符合不同的應用。"

※ 相關報導:

* Synthesis, Characterization, and Photovoltaic Properties of a Low Band Gap Polymer Based on Silole-Containing Polythiophenes and 2,1,3-Benzothiadiazole
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja806687u
Jianhui Hou, Hsiang-Yu Chen, Shaoqing Zhang, Gang Li and
Yang Yang
J. Am. Chem. Soc., 2008, 130 (48), pp 16144–16145
Publication Date (Web): November 7, 2008
doi: 10.1021/ja806687u
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