日本科学技术振兴机构(JST)、理化学研究所和京都大学12月2日宣布,开发出了新型半导体材料,可将由涂布型有机半导体制成的有机薄膜太阳能电池的光能损失,降至与采用无机半导体的太阳能电池相当的水平。
因消除了有机薄膜太阳能电池特有的驱动力造成的能源损失,所以光能损失减小,电压升高(出处:JST)
有机薄膜太阳能电池,可以通过将具有半导体性质的高分子有机化合物材料(半导体聚合物)涂布在塑料基板上形成薄膜制作,能降低成本、减轻环境负荷、适合大面积化,而且具有现有无机太阳能电池所没有的轻量、柔软的特点,作为新一代太阳能电池备受关注。
虽然可以吸收的太阳能(带隙)基本相同,但PNOz4T元件的电压更高(出处:JST)
新型材料是在JST的战略性创造研究推进事业中,由理化学研究所创发物性科学研究中心高级研究员尾坂格、研发小组主任泷宫和男和京都大学研究生院工学研究科副教授大北英生等的研究团队开发的。
以往的有机薄膜太阳能电池的光能损失大多高达0.7eV以上。而采用光能损失较小的材料时,转换效率又容易降低。采用PNOz4T制作的太阳能电池,光能损失小而且能源转换效率高。粉色区域的光能损失小至与无机太阳能电池相当(出处:JST)
有机薄膜太阳能电池实现实用化的课题是转换效率的提高。一般来说,有机薄膜太阳能电池的光能损失为0.7~1.0eV,比无机太阳能电池的0.5eV以下要大,因此虽能吸收的太阳能(带隙)基本相同,但能输出的电压却比无机太阳能电池小,妨碍了高效率化。
利用此次新开发的半导体聚合物(PNOz4T),将有机薄膜太阳能电池的光能损失降到了与无机太阳能电池相当的约0.5eV。而且,转换效率也达到最大9%,属有机薄膜太阳能电池的高值。这种有机薄膜太阳能电池此前没有发布过。
据称,以分光法分析用新开发PNOz4T制作的薄膜时发现,改善薄膜,还有进一步提高转换效率的余地。如果能最大限度发挥PNOz4T的性质,有机薄膜太阳能电池的转换效率有望提高至实用化水平的15%左右。要进一步加以改良,力争在2016年度末实现12%的转换效率。
此次的研究成果12月2日已发表在英国在线科学杂志《自然通讯》上。
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