在太陽能的世界，有機光電太陽能電池具有廣泛的潛在應(yīng)用，不過它們至今仍被認(rèn)為是處于起步階段。這些用有機高分子或小分子作為半導(dǎo)體的碳基電池雖然比利用無機硅片制作的常規(guī)太陽能電池更薄且生產(chǎn)成本更低，但是它們將光能轉(zhuǎn)換成電能的效率卻并不理想。
然而，據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)8月17日（北京時間）報道，美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員與來自中國和日本的同行通過將金納米粒子用于有機光電太陽能電池，助其增強了光吸收的能力，極大地提高了電池的光電轉(zhuǎn)化率。
在新近出版的美國化學(xué)學(xué)會《納米》雜志上，加州大學(xué)洛杉磯分校亨利薩繆里工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院材料學(xué)和工程教授楊陽（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)表文章，介紹了他們?nèi)绾螌⒔鸺{米粒子層植入一個串聯(lián)的高分子太陽能電池的兩個光吸收區(qū)中，形成了特殊三明治結(jié)構(gòu)的電池，從而收獲到更寬太陽光譜的光能。
研究人員發(fā)現(xiàn)，通過金納米粒子層的相互連接，他們大幅度地提高了光電太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化率。金納米粒子通過等離子效應(yīng)，可在薄薄的有機光電層中產(chǎn)生強電磁場，其結(jié)果是將光能聚集使其更多地被電池中的光吸收區(qū)捕獲。
盡管將金屬納米結(jié)構(gòu)融入光電太陽能電池結(jié)構(gòu)中存在著不少困難，但研究小組化解了這些難題，并首次宣布成功地研制出等離子增強高分子串聯(lián)太陽能電池。楊陽表示，通過簡單地將金納米粒子層植入電池兩個光吸收區(qū)中，他們便獲得了高效等離子高分子串聯(lián)太陽能電池。出現(xiàn)在連接層中間的等離子效應(yīng)能夠同時改善上、下兩層光吸收區(qū)的工作狀態(tài)，將串聯(lián)太陽能電池的轉(zhuǎn)化率從以前的5.22%提高到6.24%，增比達(dá)20%。
實驗和理論結(jié)果都顯示，太陽能光電電池效率的提高得益于金納米粒子近區(qū)的增強，也表明等離子效應(yīng)對未來高分子太陽能電池的開發(fā)具有極大的潛力。研究小組認(rèn)為，夾層結(jié)構(gòu)作為開放平臺能夠應(yīng)用于多種高分子材料，為獲得高效多層串聯(lián)太陽能電池創(chuàng)造了機會。
領(lǐng)導(dǎo)該項研究的楊陽同時還是加州大學(xué)洛杉磯分校加利福尼亞納米系統(tǒng)研究所納米可再生能源中心主任。參與該項目的研究人員還包括來自中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點實驗室的張興旺和日本山形大學(xué)科學(xué)和工程研究生院的洪子若。
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