瑞典改良有機太陽能印刷製程,以活性聚合物減少電池缺陷

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 23 日 8:30 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly

有機太陽能電池具有柔軟與低成本優勢,更能使用低價材料和簡易印刷技術製造出有機太陽能電池,因此該電池在太陽光電應用潛力相當高,而近期瑞典林雪坪大學(LiU)開發新型印刷製程,進一步降低電池成本,並減少有機太陽能性能缺陷。



LiU 生物分子與有機電子教授 Olle Inganäs 表示,有機太陽能電池可以製造成半透明、柔軟、可撓式樣式,甚至可添入不同顏色,而且製造成本相當低廉。基於這些特性,有機太陽能電池可用在任何地方,而該團隊為提升性能,改良電池印刷過程。

(Source:LiU

研究首先顯示在陰陽電極添入電導聚合物 PEDOT:PSS 的有機太陽能電池,電池上的細紋為陰極型(cathode-type)與陽極型材料,吸收光並產生電子的活性層(active layer)則位於兩極之間。

研究指出,當電極與活性層兩者相互覆疊成薄膜時,原有的缺陷在印刷過程中會被另一層缺陷侵蝕(attack),導致瑕疵越來越嚴重,最終造成電池內部短路。雖然電流就可解決大部分問題,但 Olle Inganäs 表示必須排除每個缺陷,不過這不僅耗時,且很難修捕所有電池,這也意味著電池模組會有一定故障率。

如今研究團隊已成功找出新方法解決問題,研究員用活性聚合物(active polymer)材料替代黏著膠(glue),因此在印刷過程中,電極與活性層疊加前會被聚合物材料包覆,且由於只印刷兩層,缺陷數量較少,在積層(lamination)過程中兩層缺陷相對的可能性不大。

Olle Inganäs表示,團隊也發現使用新製程將兩層疊壓在一起時,會形成一個靈活且穩固的電池模組,且光電流(photocurrent)也提升近 45%。

研究也指出濕度會影響電池效率,由於電子會被材料中的缺陷(traps)捕獲,電子將難以抵達電極,於是研究透過製造該陽極和陰極薄膜,將薄膜與活性聚合物隔離於空氣,成功解決這項挑戰。Olle Inganäs 表示,「我們也同時證明,這種積層方式適用於各種不同聚合物組合,且能源效率也與傳統製造方法一樣高。」,論文已發表在科學雜誌《npj Flexible Electronics》。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:pixabay