在室內也可以發電的太陽能登場,轉換效率更高達 26%

作者 | 發布日期 2019 年 09 月 17 日 14:30 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


通常人們對太陽能板的印象不外乎是:需要在陽光普照的地方才能發揮功用,移到室內或是到了夜晚、雨天就可說是毫無作為,但現在中國與瑞典科學家研發的有機太陽能電池,不僅能在客廳、辦公室、圖書館等室內發電,轉換效率還高達 26%。

太陽能板讓我們的生活實現電力自給自足,而人們同時也希望這項發電來源能助物聯網一臂之力,若是能用在各種感測器或是微小設備上,或許就不用再擔心電池沒電,以及更換電池成本問題。

只不過以目前大宗技術來說,太陽能板只能在陽光下「發光發熱」,對此,瑞典林雪坪大學(Linköping University)與中國北京研究員攜手合作,決定要研發個不同於過去、在室內也可以發電的太陽能電池。

在研發室內太陽能之前,得先想一下戶外與室內的環境、光譜等的差異,像是室內可見光波長 380 奈米到 780 奈米之間,因此矽晶太陽能板移到室內後,轉換效率表現往往不佳,最後才能藉由分析材料的外部量子效率,來尋找最適合的太陽能材料。

其中他們認為有機太陽能是最佳首選,這類太陽能的主動層是把電子施體(donor)與電子受體(acceptor)兩種有機材料均勻混合而成,有多種排列組合與可能性,能針對不同的光譜進行調整。

根據團隊在《Nature Energy》發表的研究,他們把非富勒烯受體(non-fullerene acceptors,NFAs,也有人簡稱 IDIC)IO-4Cl 與聚合物 PBDB-TF 相互混合,打造出與室內光源「契合」的主動層,能吸收客廳、圖書館與超市等的光線。

非富勒烯受體材料可說是有機太陽能光電轉換效率突飛猛進的功臣之一,它讓有機太陽能電池有望與矽晶太陽能電池一較高下,除了減少近 50% 電荷分離造成的能量損失,與此同時轉換效率也因此突破至 14% 以上。

團隊目前已研發出兩種電池尺寸,其中一個面積約為 1 平方公分,暴露在 1,000 照度(跟辦公室差不多,烈日大約 10 萬照度)下,開路電壓為 1.01 伏特時,轉換效率高達 26.1%,已高於市場常見的矽晶太陽能電池;另一個電池則較大,約 4 平方公分,轉換效率表現也不俗,達 23%。

未來團隊則還會進一步最佳化有機太陽能電池,盼望能快速抵達商業化門檻,在未來的某一天幫手機充電,或是供電給智慧家電和感測器。

(首圖來源:林雪坪大學

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