改變聚合物結構可提高太陽能電池效率

    據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，日本科學家發(fā)現(xiàn)，改變聚合物的結構，有望顯著提高由其制成的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，最新研究將有助于科學家研制出轉(zhuǎn)化效率更高的有機(或無機)聚合物太陽能電池。

　　基于有機聚合物的太陽能電池非常重要，因為與傳統(tǒng)的無機太陽能電池中使用的聚合物相比，有機聚合物便宜且容易處理。然而，迄今為止，轉(zhuǎn)化效率最高的聚合物太陽能電池都還無法滿足實用所需。

　　不過，現(xiàn)在，日本理化學研究所(RIKEN)新興材料科學研究中心新興分子功能研究小組的大阪至(音譯)和同事偶然發(fā)現(xiàn)，聚合物結構的小小變化能改變聚合物鏈的結合狀態(tài)，從而極大地提高太陽能電池的效率。

　　當光能被聚合物太陽能電池中的聚合物吸收時，電子會被激發(fā)到更高的能態(tài)以產(chǎn)生高能電子和一個相對應的電子“空穴”。為了將光能轉(zhuǎn)化為電流，這些電子和空穴必須通過聚合物到達電極，然后再結合，但這個過程會損失很多能量。很多科學家們正在進行各種實驗，希望能對這一轉(zhuǎn)化過程做出改進。

　　大阪至和同事使用了一種特殊類型的共聚物進行試驗，這一共聚物中含有一個重復的名為PNNT-DT的結構，大阪至解釋道：“PNNT-DT很難溶于水，因此，我們希望通過朝其上額外添加烷基側(cè)鏈使其變得更容易處理?！本拖袼麄兯A想的那樣，這種改變大大提高了這種聚合物的可溶性，但“無心插柳柳成蔭”，這種改變也大大提高了用這種聚合物制成的太陽能電池的能源轉(zhuǎn)化效率。

　　這種聚合物被當成薄膜置于太陽能電池內(nèi)，分析表明，這些新的“烷基化”聚合物鏈會平鋪在電池表面而非與表面垂直，從而使得載荷子——電子和空穴與表面垂直而非平行移動，由此，提高了能源轉(zhuǎn)化效率。大阪至說：“這種結構和方向上的變化讓太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率從沒有烷基化時的5.5%提高到了現(xiàn)在的8.2%?！?/P>

　　大阪至和同事希望，接下來使用別的聚合物進行類似的實驗，最終制造出光電轉(zhuǎn)化效率達15%以上的有機聚合物太陽能電池或效率更高的無機太陽能電池。他說：“我們需要更好地理解為什么聚合物的方位會出現(xiàn)這種變化，接下來，我們需要在別的能吸收更多可見光的聚合物上進行同樣的實驗?！?/P>