材料三明治打破了太陽能電池效率的障礙

太陽能電池作為清潔電能的來源具有巨大的潛力，但到目前為止它們還不便宜，輕便且靈活，足以廣泛使用?，F(xiàn)在由化學和生物分子工程系的Tandon副教授AndréD。Taylor領導的一個研究小組已經(jīng)找到了一種創(chuàng)新和有前景的方法來改進太陽能電池，并使其更有可能在許多應用中使用。

大多數(shù)有機太陽能電池使用富勒烯，球形碳分子。泰勒解釋說，問題在于富勒烯是昂貴的，并且不能吸收足夠的光。在過去的10年里，他在改進有機太陽能電池方面取得了重大進展，他最近專注于使用非富勒烯，迄今為止效率很低。然而，他說，“非富勒烯正在改善，足以讓富勒烯為他們的錢付出代價。”

泰勒說，把太陽能電池想象成三明治。由電子供體和受體構成的“肉”或活性層位于中間，吸收太陽光并將其轉化為電能(電子和空穴)，而“面包”或外層則由傳輸電能的電極組成。 。他的團隊的目標是讓細胞使用各種材料盡可能大地吸收光線，同時讓這些材料很好地協(xié)同工作。“我的小組在'三明治'的關鍵部分工作，例如'面包'的電子和空穴傳輸層，而其他群體可能只在'肉'或夾層材料上工作。問題是：你怎么讓他們一起玩?這些不同材料的正確混合極難實現(xiàn)。“

以一種新的方式使用方酸分子 - 作為結晶劑 - 起到了作用。“我們添加了一種小分子，它本身可以起到電子供體的作用，并增強了活性層的吸收，”泰勒解釋道。“通過添加這種小分子，它有利于非富勒烯受體ITIC以有利的排列方式促進供體 - 受體聚合物(稱為PBDB-T)的取向。”

這種太陽能結構還采用了另一種設計機制，泰勒集團率先將其稱為基于FRET的太陽能電池。FRET或Förster共振能量轉移是一種首先在光合作用中觀察到的能量轉移機制，植物利用它來利用陽光。該團隊使用新聚合物和非富勒烯混合方酸，將超過10%的太陽能轉化為能量。就在幾年前，對于單結聚合物太陽能電池來說，這被認為是太崇高的目標。“現(xiàn)在有更新的聚合物非富勒烯系統(tǒng)可以達到13%以上，因此我們認為我們的貢獻是改善這些系統(tǒng)的可行策略，”泰勒說。

他的團隊開發(fā)的有機太陽能電池非常靈活，有朝一日可用于支持電動汽車，可穿戴電子產(chǎn)品或背包的應用，為手機充電。最終，他們可以為電力供應做出重大貢獻。“我們希望這種結晶劑方法能夠引起化學家和有機電子學相關材料科學家的關注，”泰安的前研究生，以及“ 今日材料”雜志關于這項工作的文章的第一作者鄭一帆說。

接下來是研究團隊?他們正在研究一種稱為鈣鈦礦的太陽能電池，并繼續(xù)改進非富勒烯有機太陽能電池。