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具有提升效率之新型混摻有機太陽電池

出處 SciTechDaily 作者 馬維揚摘譯 年份 2021/01/13
報告類型 新聞報導 分類 新及再生能源 資料時間 2021年1月
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      日本廣島大學的研究人員將各種有機半導體混合在一起作為光吸收層,以製造出具有更高光電轉換效率之有機太陽能電池(organic photovoltaic, OPV)。

      該研究小組僅添加了少量吸收長波長光的化合物,從而使OPV的效率比沒有該化合物的OPV效率提高1.5倍。由於OPV元件內的光學干涉效應,該化合物能夠增強光線吸收。而它們在光吸收層中如何分佈則是進一步提高發電效率的關鍵。

      此研究成果於2020年11月被發表在“Macromolecules”期刊中,通訊作者Itaru Osaka說:“在OPV中添加了非常少量的敏化劑材料,該材料由我們之前開發的半導體聚合物以及其他材料組成。在加入此敏化劑後,由於光學干涉效應使得光子吸收能力增強,導致光電流顯著增加,進而轉換效率亦顯著提高。而關鍵之處在於使用一種非常特殊的聚合物,這種聚合物可以使我們的OPV具有非常厚的半導體層,與一般具有薄光吸收層的OPV相比,可以顯著增強光學干涉效果。”

 “我們的下一步是開發更好的半導體聚合物作為這類OPV的光吸收層材料,以及更好的敏化劑材料,它們可以在更長的波長區域吸收更多的光子。這將使得我們開發世界上最高效率之OPV得以實現。”

圖1: ITIC敏化劑選擇性地位於PTzBT和PCBM域的界面,這導致有效的電荷載流子(光電流)生成。(圖片來源:Itaru Osaka,廣島大學)

圖2: 雖然在PTzBT / PCBM光吸收層中只添加了6wt%的ITIC作為增敏劑,但ITIC仍顯示出與聚合物PTzBT相似的外部量子效率。(圖片來源:大阪Itaru,廣島大學)

參考資料: “Significantly Sensitized Ternary Blend Polymer Solar Cells with a Very Small Content of the Narrow-Band Gap Third Component That Utilizes Optical Interference” by Masahiko Saito, Yasunari Tamai, Hiroyuki Ichikawa, Hiroyuki Yoshida, Daisuke Yokoyama, Hideo Ohkita and Itaru Osaka, 25 November 2020, Macromolecules.