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据PHYS.ORG网站2013年1月7日报道,美国北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)物理系和英国剑桥大学卡文迪什实验室(Cavendish Laboratory, University of Cambridge)以及澳大利亚莫纳什大学(Monash University)材料工程系的研究人员合作研究发现,可以采用另外一种方法来使有机太阳能电池的转化更有效,生产成本更低。
太阳每年照射到地球陆地表面的能量数量,大约是人类每年使用能量的3000倍。但与化石燃料能源相竞争的光伏设备,必须通过特定的有效措施将阳光转换为电能。就聚合物基有机光伏电池而言, 比硅基太阳能电池的制造成本更廉价,科学家们一直认为,高效率的关键在于聚合物/有机太阳能电池的受体和供体区域的纯度。然而,现在一种替代并可能更容易的路线已经摆在面前。利用美国伯克利实验室的先进光源(ALS),也是供研究使用的一种x射线和紫外线光束的最初来源,一个国际性的科学家联合小组研究发现,高效聚合物/有机光伏电池的尺寸大小非常重要。北卡州立大学(North Carolina State University)的物理学家,也是这项研究的领导者哈拉尔德·艾德(Harald Ade)说,他们的研究已经表明,如果制得足够小但不是很纯的区域也能导致改进聚合物基有机光伏电池的性能。似乎有一个折中的办法来提高有机太阳能电池的转化效率,因为区域的大小和超高纯度相比较,则区域的大小应该更容易控制。哈拉尔德·艾德是ALS的一个长期使用者,也是在Advanced Energy Materials杂志发表论文的作者之一,其中合作者除了美国北卡州立大学的研究人员之外,还有英国剑桥大学卡文迪什实验室以及澳大利亚莫纳什大学的研究人员。合作研究论文标题为:Absolute Measurement of Domain Composition and Nanoscale Size Distribution Explains Performance in PTB7:PC71 BM Solar Cells。
众所周知,形态学对于有机太阳能电池性能的影响非常重要,但是迄今为止,定量化、纳米级以及统计形态学信息的缺乏阻碍了直接获得将其与设备功能链接的信息。哈拉尔德·艾德等人在他们的论文中将谐振x射线散射和显微镜检查相结合,用于定量测量基于PTB7和PC71BM的高效太阳能电池纳米级区域大小、分布和组成。结果表明,溶剂添加剂二碘辛烷(diiodooctane)显著使纯富勒烯团聚体的区域减小,而这些团聚体则内嵌在一种富聚合物70/30 wt.%分子混合基质之中,同时保护区域组成与无含添加剂的设备没有任何异样。物种之间的基本可混合性很可能就是整体形态学背后的主导因素,用添加剂使过多的富勒烯分散。更多信息请浏览:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201200377/abstract
http://phys.org/news/2013-01-path-efficient-solar-cells-uncovered.html#nwlt
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