串型聚合物太阳能电池创造新纪录

有一项新的研究，在线发表于本周2月12日的《自然•光子学》（Nature Photonics,）杂志上，题为《串型聚合物太阳能电池特色是光谱匹配的低带隙聚合物》（Tandem polymer solar cells featuring a spectrally matched low-bandgap polymer），这些研究人员来自加州大学洛杉矶分校（UCLA）亨利萨缪里工程和应用科学学院（Henry Samueli School of Engineering and Applied Science）以及加州大学洛杉矶分校加州纳米技术研究院（CNSI：California Nanosystems Institute），他们报道说，他们已经极大地提高了聚合物太阳能电池的性能，制成的设备具有新的“串联”结构，可以结合多个电池，具有不同的吸收频段。这种设备认证的光电转换效率是8.62％，在2011年7月就创造了这一世界纪录。

进一步，研究人员集成了一种新的红外吸收高分子材料，这种材料的开发者是日本住友化学公司（Sumitomo Chemical），就集成到这种设备中，这种设备的架构确实广泛适用，光电转换效率跃升至10.6％，这又是一个新的纪录，认证机构是美国能源部下属的国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory）。

因为使用的电池具有不同的吸收频段，串型太阳能电池提供了有效途径，可利用更广泛的太阳辐射。然而，效率不会自动提高，因为只是简单地合并两种电池。这些材料用于串联电池，必须互相兼容 进行高效捕光，研究人员说。

到现在为止，串联设备的性能仍然落后于单层太阳能电池，主要是因为缺乏合适的高分子材料。加州大学洛杉矶分校工程学院的研究人员已经演示了一种高效单层和串联聚合物太阳能电池，它们的特色是一种低带隙共轭（low-band-gap-conjugated）聚合物，用于串联结构。这种带隙决定了哪部分太阳光谱聚合物可以吸收。

分子设计：光学性质和电子密度属于最高占有分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO），属于PBDTT-DPP分子。a）PBDTT-DPP分子的化学结构。b）PBDTT-DPP紫外可见光吸收光谱和和P3HT薄膜，以及太阳辐射光谱。来源：加州大学洛杉矶分校