微米级“耙子”,可使太阳能电池输出功率倍增_SOLARZOOM光储亿家
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微米级“耙子”,可使太阳能电池输出功率倍增
  • 2015-09-07 14:56:33
  • 浏览:1262
  • 来自:集邦新能源网

  目前,一微米级的“耙子”,可使混合供体(donor)聚合物与 受体(acceptor)聚合物组合时,电子转移表面积倍增,从而使输出功率提高2倍。美国斯坦福大学材料与能源科学研究所(SIMES)将这一过程称为“流体强化晶体工程”(FLUENCE)。

  为全塑胶太阳能电池选择使用聚合物成为普遍现象,但聚合物不会聚集,即使产生的激子也很少会是易于聚集的聚合物。然而,利用这种FLUENCE技术,可让太阳能电池利用聚合物实现聚光功能——每个光单位所产生的激子(电子/电洞对),从而优化转换效率,使其输出功率较传统的涂布方式增加一倍。

  目前,一微米级的“耙子”,可使混合供体(donor)聚合物与 受体(acceptor)聚合物组合时,电子转移表面积倍增,从而使输出功率提高2倍。美国斯坦福大学材料与能源科学研究所(SIMES)将这一过程称为“流体强化晶体工程”(FLUENCE)。

  为全塑胶太阳能电池选择使用聚合物成为普遍现象,但聚合物不会聚集,即使产生的激子也很少会是易于聚集的聚合物。然而,利用这种FLUENCE技术,可让太阳能电池利用聚合物实现聚光功能——每个光单位所产生的激子(电子/电洞对),从而优化转换效率,使其输出功率较传统的涂布方式增加一倍。

  SIMES教授鲍哲南介绍,“这种微米级的耙子可加以调谐而与现存的聚合物配方共同作业。然而,根据所使用的聚合物系统,耙子的效应也有所差异,但在聚合物倾向于聚集成一大块的情况下最有效。它可利用显微级的耙子使其分散成小块,实现更有效率的激子解离”。

  目前,这些经概念验证的耙子实验正以每小时约3.5-14.2英吋的缓慢速度进行,与塑胶太阳能电池实现最经济生产需要每小时50英哩的高速卷对卷 (R2R)工艺相距甚远。然而,研究员们表示,这只需要优化参数即可—这包括从选择不同溶剂类型到改变工艺温度,以便使 FLUENCE工艺提升到更高速的制造。

  据鲍哲南解释,过去一般采用显微级直刀来瓦解这些聚集块,但微型耙子的效率更高18%,加上它还能制造商进一步提高全塑胶太阳能电池的生产效率。FLUENCE工艺可让塑胶太阳能电池只需要一小部份的制造成本,就能展现超越硅晶太阳能电池的效率。

  美国国家加速器实验室(SLAC)的斯坦福同步辐射光源(SSRL)部门负责人Mike Toney利用X射线衍射测量FLUENCE可分开供体与受体纳米级晶体的程度,也为这项研究带来贡献。此外,美国罗伦斯柏克莱国家实验室(LBNL)的先进光源(ALS)则用于表微这项技术。

  微米级粑子以1.2微米间距封装,高度约1.5微米。斯坦福大学研究研究员Yan Zhou为供体与受体晶体之间表征优化距离,使其接近到足以实现快速的电子转移,但又不至于太接近让受体可在采集到电力后才传回电子。

  其他有助于实现这项计划的还包括前SLAC科学家Stefan Mannsfeld(现为德国Dresden工业大学教授)、前SIMES博士后研究员Ying Diao(现任伊利诺大学教授),以及来自ALS、北京大学与韩国成均馆大学的科学家群。

  美国能源部(DoE)的BRIDGE研究计划、SLAC的指导研究和开发计划实验室与国家加速器实验室、SIMES以及斯坦福大学均为这项提供赞助资金。

【责任编辑:LiYZ】
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