打印式太阳能电池新跨越

有机材料无论是用聚合物制成，还是用“小分子”即低分子量有机化合物制成，都可以制成油墨，进行大面积印刷，
新方法制造可印刷的有机太阳能电池，最终可带来新型成本低，价格便宜的柔性太阳能电池板。

这项工作的领导是艾伦•黑格（Alan Heeger），他与吉列尔莫•巴桑（Guillermo Bazan）分享了2000年诺贝尔化学奖，是因为开发了这种导电聚合物，很容易用于制造塑料太阳能电池和有机发光二极管。黑格和巴桑都是加州大学圣巴巴拉分校（University of California, Santa Barbara）化学教授。

聚合物太阳能电池效率不如硅太阳能电池，但很便宜就可以制备。有机材料无论是用聚合物制成，还是用所谓的“小分子”，即低分子量有机化合物制成，都可以制成油墨，进行大面积印刷。它们还轻便灵活，有望进行一些应用，如屋顶安装或太阳能电池片，为便携式电子设备充电。

使用巴桑设计的一种新型小分子，黑格制成一种太阳能电池，可以把照到上面的6.7％的光能转化为电能。巴桑预计，在一年内达到9％的效率。虽然实验室测试效率往往要远远高于生产出的电池效率，但是，这将使这些材料可媲美市场上最好的聚合物太阳能电池。

到现在为止，改善有机太阳能电池性能和成本，大部分工作都集中在开发新型高分子材料上。

巴桑采取的是，结合理论和反复试验，开发新的小分子材料。他首先优化其电气性能，使这种分子能够支持所需的高电流和电压，取得太阳能电池的功率。尤其棘手的是创造一种小分子材料，制成好的薄膜；虽然聚合物很长，而且纠结成一种稳定的薄膜，但是，小分子并不容易制成这种平面薄膜，就是制备一层太阳能电池所需的薄膜。

在实验台上摆弄很多次之后，巴桑的小组提出了一种合适的小分子和工艺，可以制备高效率的小分子太阳能电池。这项工作已经在《自然材料》杂志上介绍过。巴桑期望调整材料的设计，进一步提高性能。

黑格说，在过去，他没有认真对待小分子太阳能材料，因为性能很低。“其他人已经用过小分子，但性能远低于聚合物，”他说。

不过，在能源市场上，很难让有机太阳能电池成为真正的竞争者，尤其是因为硅电池变得越来越便宜了。“性能和使用寿命都还没有达到那一步，”杨阳（Yang Yang）说，他是加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles）材料科学与工程教授。杨阳正在研究聚合物太阳能材料，就在他的公司，就是太阳能梅尔公司（Solarmer），他也在他的学术实验室研究小分子太阳能电池；他的目标是实验室制成的电池达到15％的效率。不过，杨阳说，圣巴巴拉分校的工作很重要，实例说明了有前途的小分子太阳能。

至于这些材料如何在市场上经营，黑格说，“还太早，难以知道，”但他认为，效率已达到一个可观的水平，而且这些太阳能材料很有前途。“现在，我们应该认真对待，”他说。

本文为美国Technology Review授权文章，未经书面许可，严禁转载使用。