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提高全聚合物太阳能电池的效率
2022年10月09日    新闻来源:中国化工网 okmart.com    |  投稿

太阳能电池是可再生能源供应的重要贡献者,但太阳能电池板废料将很快成为一个巨大的问题。现在,在《材料化学杂志a》最近发表的一项研究中,奈良科学技术研究所(NAIST)的研究人员研究了可能有助于提高易于大规模生产的全聚合物太阳能电池实用性的科学。

目前,全球约三分之一的电力来自可再生能源。硅基太阳能电池是主要的贡献者,但有一个日益严重的问题:在电池板30年的使用寿命之后,如何处理它们。2022年5月,《化学与工程新闻》(Chemical&Engineering News)上的一篇文章指出了这个问题:即使设施回收了面板的框架和盖子,最有价值甚至有毒的元素也会被简单地处理掉。据预测,到2050年,将产生8000万公吨太阳能电池板废料,这是一个巨大的废料问题。

聚合物太阳能电池是一种可能的、浪费更少的解决方案。这种面板薄而灵活,因此原则上用途广泛。然而,他们也有一些问题;e、 例如,功率转换效率低于硅。奈良科学技术研究所的通讯作者Hiroaki Benten说:“这种效率很大程度上受到填充因子的限制:即使在先进的设备中,通常也不到60%。”。“支撑所有聚合物混合太阳能电池有限效率的科学仍然没有得到充分的探索。”

这项研究的一个突破性成果是高填充系数:70%,即使是几百纳米厚的聚合物薄膜,仍保持60%。竞争性聚合物技术在这种厚度下显示出40%的填充系数。这是因为自由电子与自由空穴的双分子复合实质上抑制了先前的填充因子,但在当前的研究中受到抑制。

是什么抑制了聚合物共混物中的双分子复合?资深作者中村正明解释说:“供体和受体结构域中存在大量电荷离域。”。聚合物供体和受体的适当聚集导致聚合物的局部结构基本有序,这有助于保持电子与空穴的分离

即使研究人员完全解决了所有聚合物太阳能电池的效率问题,他们仍需要提高最先进的研究原型的10年使用寿命。其他研究工作包括优化薄膜形态,甚至开发混合聚合物/硅太阳能电池,以优化能量收集和效率。未来几年,太阳能电池的外观和功能可能与鈥攁nd优于鈥攎现代技术。

标签:机械设备今日头条市场评论行业资讯
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