泰斯特太陽能膠體免維護(hù)蓄電池的研發(fā)

在塑料太陽能電池的生產(chǎn)過程中增加額外的溶劑，為什么就能使其轉(zhuǎn)換效率提高2或3倍？針對這個(gè)問題，荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)(TU/e)的研究人員們?nèi)缃褚呀?jīng)找到答案了。

額外的溶劑所扮演的角色，就像混合在面團(tuán)中的發(fā)酵粉。過去十年來，增添溶劑如何作業(yè)的原理一直并不明朗，如今TU/e的研究人員們在近一期的《自然通訊》(Nature Communications)中解釋了這一機(jī)制，并為塑料太陽能電池的發(fā)展開啟了一個(gè)新方向。

塑料太陽能電池或有機(jī)太陽能電池使用了聚合物，以取代一般所使用的矽晶，將能量轉(zhuǎn)換成電能。利用塑料作為基本材料降低了這些太陽能電池的成本和重量，并使其具有彈性。但是所產(chǎn)生的電池效率約10%，仍然低于商用矽晶太陽能電池所能達(dá)到約1520%的效率。

大約在十年前，研究人員偶然發(fā)現(xiàn)，在塑料太陽能電池的生產(chǎn)過程中增加額外的溶劑(共溶劑)，能夠使其轉(zhuǎn)換效率提高23倍。TU/e教授Ren Janssen解釋，這些共溶劑如今已用于各種塑料太陽能電池了，但一直沒有人真的知道為什么它能帶來這么好的轉(zhuǎn)換效率。

據(jù)了解這跟太陽能電池的形態(tài)有關(guān) 即電池中隨著陽光作用而移動的電子之間兩種混合塑料元件的實(shí)際結(jié)構(gòu)。兩種有機(jī)材料的組成都會在生產(chǎn)過程中溶解，其后則蒸發(fā)并且變硬。而這種神秘的共溶劑通常必須在蒸發(fā)前加進(jìn)溶劑中。

由Ren Janssen為主導(dǎo)的TU/e研究人員們利用一種光學(xué)技術(shù)組合，找到了確切的答案。如果未添加共溶劑，在塑料混合物硬化過程中將會形成較大液滴。這些液滴并不利于電子傳輸，從而影響太陽能電池的效率。在溶液中添加越多的共溶劑，形成的氣泡越小直到完全消失。

研究人員還發(fā)現(xiàn)其成因。在硬化過程中會出現(xiàn)兩種效果，Janssen解釋：一是溶液蒸發(fā)，以及聚合物呈現(xiàn)折疊的結(jié)構(gòu)。我們看到共溶劑可以在更早的階段開始讓這種折疊過程出現(xiàn)，這意味著終于不會再形成氣泡了。共溶劑便是以這種方式扮演像發(fā)酵粉一般的角色，改善了混合物的結(jié)構(gòu)，從而有助于提高太陽能電池的效率。

泰斯特太陽能膠體免維護(hù)蓄電池的研發(fā)