对聚合物太阳能电池效率低的研究分析

作者:亚博APP安全有保障发布时间:2021-04-15 01:04

本文摘要:据《科学日报》报道,北卡罗来纳州州立大学和英国的研究人员发现聚合物太阳能电池技术的能源转换效率低是由太阳能电池本身的构造引起的。他们希望其研究成果有助于生产更高效的太阳能电池。 该研究结果刊登在《先进设备功能材料和纳米文学》的网络版上。聚合物太阳能电池所用的原料为塑料包装材料、管道、家居用品和玩具等。单体太阳能电池的工作原理是利用有机化合物从阳光中产生电能。 同一波长的太阳光在太阳能电池的半导体材料上产生电子和带正电的空洞。为了产生外部电流,必须分离电子和空洞,使电子飞出。

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据《科学日报》报道,北卡罗来纳州州立大学和英国的研究人员发现聚合物太阳能电池技术的能源转换效率低是由太阳能电池本身的构造引起的。他们希望其研究成果有助于生产更高效的太阳能电池。

该研究结果刊登在《先进设备功能材料和纳米文学》的网络版上。聚合物太阳能电池所用的原料为塑料包装材料、管道、家居用品和玩具等。单体太阳能电池的工作原理是利用有机化合物从阳光中产生电能。

同一波长的太阳光在太阳能电池的半导体材料上产生电子和带正电的空洞。为了产生外部电流,必须分离电子和空洞,使电子飞出。聚合物太阳能电池的活跃层包括两种材料,一种需要传导空洞,另一种需要传导电子。

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在理想的状态下,拒绝接受电子的聚合物必须放置为电子贡献的聚合物,使其与阴极相似,尽可能多的电子必须出去。聚合物太阳能电池在将太阳光转换为电能方面硅电池效率不高,只有3%左右,现有太阳能技术的光电转换率超过15%-20%,但质量轻,价格便宜,应用也非常普遍。但是,聚合物太阳能电池没有挑战。

因为如果这些聚合物在纳米水平上排名不好,电子就不能从电池里出来,产生电流。研究人员物理学教授哈拉尔德。

艾德博士说,太阳能电池应该足够薄,这不利于更好地吸收太阳光中的光子。然而,它的内部结构应该足够小,以提供更好的能量,即唤起性电子需要到达电荷分离和能量转化的地方。

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他进一步说明太阳能电池提供光子,但性电子离得太远,两种不同塑料材质的接口过硬的话,电荷分离的效率就不低,能量的损失也不低。为了提高太阳能电池的转换效率,爱德被称为吸收光子的涂层厚度为150-200纳米(1纳米相当于人类纹理宽度的1/1000),性电子离电荷分离场所的行程错误为10纳米。但而,聚合物太阳能电池目前的结构妨碍了这个过程,在我们研究的聚合物系统中,唤起性电子的最短行程为80纳米,两种塑料导体之间的接触面融合不严密,唤起性电子和电荷卡在这里。因此,我们必须寻找生产内部结构更小、接触面更严密的聚合物太阳能电池的方法。

与此同时,爱德及其研究小组也对其他不同类型的聚合物太阳能电池进行研究,看其转换效率是否低,希望其研究数据有助于化学家和制造商提高能源效率。现在我们明白为什么现存的技术不能像预想的那样有效,下一步是进一步提高我们的研究,提高光电切换的效率水平,最后根据这个原作我们的研究和生产方向。

据报道,该研究由美国能源部和英国工程和物理学研究委员会支持。


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