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化学所在有机光伏电池的室内光应用方面取得进展

时间:2019-11-08 12:55:14 来源:网络整理 作者:刺客 阅读:653次

光伏电池的能量转换效率、寿命和成本是决定其是否具有应用价值的重要指标。传统晶体硅电池在大规模发电方面具有巨大优势,新的光伏技术必须根据其技术特点寻求最具竞争力的应用方向才能产业化。随着物联网的蓬勃发展,各种分布式微电子产品得到了广泛的应用。传统的晶体硅电池无法满足电子产品的应用要求,在室内照明条件下,其光伏效率仅为2-6%。主要原因是低载流子密度下吸收光谱严重失配和电荷复合效应严重。因此,迫切需要开发能够满足微电子产品应用要求的新型光伏电池。

近日,在中国国家自然科学基金和中国科学院的支持下,中国科学院化学研究所高分子物理化学实验室的侯建辉团队研究开发了室内光照下有机光伏电池的应用。该团队设计并合成了一种新型的非富勒烯受体io-4cl,将其与聚合物供体pbdb-tf混合,得到与室内光源吸收光谱匹配的光活性层。以270万led灯为光源,1cm2电池在1000lux辐照强度下开路电压达到1.10v,能量转换效率达到26.1%。

研究结果表明,opv电池不仅光伏效率高,在室内光照下稳定性好,而且对串联电阻和有源层厚度不敏感。例如,室内光源连续照射1000小时后,电池仍保持其初始光伏性能;大面积镀膜法制备的4cm2电池仍能达到23%以上的光伏效率。该团队与瑞典林雪平大学的高峰教授团队密切合作,揭示这种电池在减少能量损失方面的独特优势,并合理预测其最终效率。结果表明,opv电池在室内光照下的极限光伏效率可达50%,这意味着目前光伏效率仍有很大的提高空间。相关的研究工作发表在最近的《自然能源》(nat.energy,2019,4,768)上。通讯作者是侯建辉和高峰,第一作者是崔永。

图:(一)光伏电池应用的决定因素;荧光灯、发光二极管灯和太阳的发射光谱;(c)c)pbdb-TF和io-4cl的吸收光谱;(d)由供体材料pbdb-tf和受体材料io-4cl制备的装置在室内光线下的稳定性;(e)刮削大面积装置的j-v曲线;发光二极管灯下的效率预测图。

资料来源:科学院网站

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