高分子材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響太陽能電池效率
據(jù)美國科學(xué)促進會(AAAS)科技新聞共享平臺EurekAlert!25日報道，一個集合法國、俄羅斯和哈薩克斯坦材料科學(xué)家的國際團隊發(fā)現(xiàn)，高分子聚合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列有序，可使有機太陽能電池的效率得以大幅提升。這項最新研究發(fā)表在《材料化學(xué)學(xué)報A》上。
太陽能電池板和蓄電池是當(dāng)下前景最被看好的兩種發(fā)電方式。截至2017年，全球安裝的太陽能電池板發(fā)電總功率達(dá)到400千兆瓦。太陽能行業(yè)的飛速發(fā)展，主要依賴于電池價格的持續(xù)降低和其效率的不斷提高。
引進新材料是改善太陽能系統(tǒng)的一種方式。在太陽能電池板中，將光能轉(zhuǎn)化為電能所需的基本元件是光伏電池或太陽能電池，它們主要由多晶硅組成，多晶硅是一種硅的高純度多晶形式。據(jù)了解，目前科學(xué)家們正忙于尋找多晶硅的替代材料，而具有光伏特性的有機高分子材料則是其中主要候選者之一。
研究人員表示，在聚合物中加入氟原子可有效提高太陽能電池的效率。該方法被稱為氟化反應(yīng)，曾被證實可增強聚合物光伏性能，但其中原理卻少有人知曉。該項新研究則闡明了氟化反應(yīng)通過改變材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對于電池效率產(chǎn)生的積極影響。
研究團隊經(jīng)過多次實驗，選擇出光伏特性更好的有機高分子材料，并對其微觀結(jié)構(gòu)進行進一步研究。經(jīng)過X射線分析，發(fā)現(xiàn)該種高分子聚合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列更加有序。與此同時，其分子的電荷載體具有較好的流動性，使材料可以更好地進行導(dǎo)電。對于太陽能電池，這無疑是一個巨大的優(yōu)勢。
研究人員之一、莫斯科物理技術(shù)學(xué)院功能有機復(fù)合材料實驗室負(fù)責(zé)人和法國國家科學(xué)研究中心主任迪米特里·伊萬諾夫教授說：“這項研究的挑戰(zhàn)在于選擇能夠提高電池效率的分子能級以及研制出能使電荷傳輸?shù)诫姌O的超分子結(jié)構(gòu)。”(郭子朔)
