高分子材料內部結構影響太陽(yáng)能電池效率
據美國科學(xué)促進(jìn)會(huì )(AAAS)科技新聞共享平臺EurekAlert!25日報道，一個(gè)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，高分子聚合物內部結構排列有序，可使有機太陽(yáng)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(yáng)能電池板和蓄電池是當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(yáng)能電池板發(fā)電總功率達到400千兆瓦。太陽(yáng)能行業(yè)的飛速發(fā)展，主要依賴(lài)于電池價(jià)格的持續降低和其效率的不斷提高。
引進(jìn)新材料是改善太陽(yáng)能系統的一種方式。在太陽(yáng)能電池板中，將光能轉化為電能所需的基本元件是光伏電池或太陽(yáng)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(yáng)能電池的效率。該方法被稱(chēng)為氟化反應，曾被證實(shí)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通過(guò)改變材料內部結構，對于電池效率產(chǎn)生的積極影響。
研究團隊經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗，選擇出光伏特性更好的有機高分子材料，并對其微觀(guān)結構進(jìn)行進(jìn)一步研究。經(jīng)過(guò)X射線(xiàn)分析，發(fā)現該種高分子聚合物內部結構排列更加有序。與此同時(shí)，其分子的電荷載體具有較好的流動(dòng)性，使材料可以更好地進(jìn)行導電。對于太陽(yáng)能電池，這無(wú)疑是一個(gè)巨大的優(yōu)勢。
研究人員之一、莫斯科物理技術(shù)學(xué)院功能有機復合材料實(shí)驗室負責人和法國國家科學(xué)研究中心主任迪米特里·伊萬(wàn)諾夫教授說(shuō)：“這項研究的挑戰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到電極的超分子結構。”(郭子朔)
關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能電池 聚合物 高分子
