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来自 生命科学 2020-03-17 04:54 的文章
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js金沙国际研究人员为移动装置开发迷你薄膜太阳能电池

如今,他们已将该薄膜电池的转换效率提升近一倍(7.3%)了,使其不仅能应用于行动设备上,也能安装在窗户、汽车天窗以及其它大范围的表面上。杨阳指出,这项技术的优势在于具有能将摩天大楼的窗户和墙壁等大面积区域转变成能量采集设备的潜力,「相较于目前常见在屋顶上安装太阳能板的方式,该技术适用于更多表面的区域。」

1992年毕业于马萨诸塞大学,获物理与应用物理博士学位后,杨阳进入了著名的聚合物材料创新公司圣巴巴拉UNIAX公司,从事聚合物材料研究;1997年杨阳开始任教于加利福尼亚大学洛杉矶分校,从事与有机太阳能电池相关的教学和研究工作,目前是20余名研究生的指导老师。

杨阳的研究团队为电池开发出的新聚合物材料能以两种不同色彩产生两种低能隙的材料组合,PBDTT-SeDPP与PBDTT-FDPP-C12,从而使其适用于窗户上,以增加稳私性与美观。「这些材料能以浅棕色或浅绿色进行处理,不但使窗内的人们拥有稳私,同时搭配不同的建筑物色彩,此外还能用于采集大量的光源。」

杨教授指出,近红外光敏聚合物可吸收更多的近红外光,但对可见光不太敏感,从而兼顾了太阳能电池在近红外光波长区域的性能和透明度。而且,由银纳米线和二氧化钛纳米粒子的混合物制成的透明电极取代了此前使用的不透明金属电极,使透明有机太阳能电池的应用成为可能。实现可用于建筑物窗户的聚合太阳能电池是我们的目标。

这种双层超薄聚合物电池更有效率的原因在于:首先,它可从更广泛的太阳光谱中吸收更多的光,其次是电池之间的聚二碘化盐的互连层能够减少能源被吸收的损失。

杨教授开玩笑地说:父母给我起名为阳,所以注定我要从事与太阳能有关的工作。他认为,作为清洁能源的主要来源,太阳能电池研究具有非常广阔的应用前景,对人类的生存和可持续发展意义重大。

UCLA研究人员已经为去年开发出的PV电池提升2倍转换效率了。这款PV电池可作成透明、浅绿或棕色,以因应建筑物窗户、智慧型手机萤幕、汽车天窗以及其它表面的需求,并可将其转换为能量采集设备。

中国是太阳能电池生产大国,希望加强与中国同行的合作,加快推动有机太阳能电池的发展与应用步伐。杨教授表示,可用于建筑物窗户的聚合物太阳能电池,目前的转换效率只有4%,但3到5年之内完全可以达到10%以上。届时,这种可以像油漆一样方便地刷在建筑物表面的太阳能电池,一定具有很大的市场应用前景。

杨阳与其开发团队已经在《能源与环境科学》(Energy Environmental Science)期刊网站上发表这项研究成果。该团队目前正致力于改善透明太阳能薄膜等元件的效率,以及使这种薄膜电池具有可扩展性。

除了追求器件的高转换率之外,我们还关注聚合物太阳能电池其他更为广泛的研究领域和独特的应用价值。如对可见光透明的光伏器件。杨教授说。过去几年,他的研究团队在制备对可见光透明或半透明聚合物太阳能电池方面做过很多尝试。例如把金属薄膜、金属网格、金属纳米线网络、金属氧化物、导电聚合物及石墨烯等透明导体,作为顶部电极沉积在光活性层上,已研制出对可见光透明或半透明的聚合物太阳能电池。然而,因为没有找到合适的聚合物光伏材料和有效的透明导体,这些尝试都以失败告终。

这项研究的赞助单位之一──EFL Tech预计,这项太阳能薄膜电池研究可望在未来五年内商用化上市。此外,美国空军科学研究院以及海军研究办公室也赞助了这项研究。

最近我们研究团队通过引入近红外光敏感聚合物,并使用银纳米线复合薄膜作为顶端透明电极成功制备了透明聚合物太阳能电池,能量转化效率达到4%。研究成果已发表在美国化学学会的《纳米》 杂志上。

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