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　　碘化銅讓鈣鈦礦太陽能電池更便宜

　　據(jù)物理學家組織網(wǎng)1月8日（北京時間）報道，美國諾特丹大學的科學家日前發(fā)現(xiàn)一種廉價的無機材料，能夠取代鈣鈦礦太陽能電池中昂貴的有機空穴導體，讓這種高效的太陽能電池更加便宜。相關論文發(fā)表在《美國化學學會會刊》上。

　　鈣鈦礦太陽能電池是當今最有前途的幾種光伏技術之一，其理論轉化效率最高可達50%，為目前市場上太陽能電池轉化效率的兩倍，能大幅降低太陽能電池的使用成本。雖然鈣鈦礦材料相對便宜，但用其制造太陽能電池還需要用到一種名為spiro-OMeTAD的有機空穴導電聚合物，其市場價格是黃金的10倍以上。

　　新研究中，美國諾特丹大學的杰佛瑞·克里斯、雷蒙德·豐和普拉什特·卡瑪特發(fā)現(xiàn)用碘化銅制成的無機空穴導電材料可以替代spiro-OMeTAD。

　　克里斯說：“新發(fā)現(xiàn)的無機空穴導電材料比以往的可替代材料都便宜得多，有望進一步降低這種太陽能電池的制造成本。”

　　鈣鈦礦是一類具有特定晶體結構的材料，對太陽能電池的制造而言，這種結構具有天然優(yōu)勢：較高的電荷載體遷移率和較好的光線擴散性能，使光電轉換過程中的能量損失極低。雖然碘化銅能夠充當鈣鈦礦太陽能電池中的空穴導體現(xiàn)在才被證明，但銅系導體之前就被認為能夠在染料敏化太陽能電池和量子點太陽能電池中充當重要角色，而最具吸引力的是它們優(yōu)良的導電性能。碘化銅導體的導電率比spiro-OMeTAD高兩個數(shù)量級，這使其能達到更高的填充系數(shù)，也決定了用其制成的太陽能電池具有更大的功率。但目前的研究結果表明，包含碘化銅的鈣鈦礦太陽能電池，在轉化效率上暫時不及原有技術。研究人員認為這可能與其較低的電壓相關。這一點未來有望通過降低其較高的重組率來彌補。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，碘化銅太陽能電池還表現(xiàn)出一個優(yōu)勢，就是其良好的穩(wěn)定性。實驗結果顯示，經(jīng)過兩小時的連續(xù)光照后，碘化銅太陽能電池的電流絲毫沒有降低，而spiro-OMeTAD太陽能電池所產(chǎn)生的電流則下降了10%。這一點對太陽能電池而言至關重要。克里斯說，下一步他們將對實驗步驟進行優(yōu)化，以使其實現(xiàn)更高的轉化效率。

　　有機太陽能電池新進展 高原植物幫助電池增能增壽

　　青海大學利用顏色較深的高原植物，從中提取植物色素用于提高電池效率的研究中，使得優(yōu)化后的玫瑰花色素敏化電池的單色光光電轉換效率提高了16.1%，電子壽命增加16.3%，電池電子收集率增長了51%。近日，專家組評價該成果具有先進性、實用性、環(huán)保性、經(jīng)濟性等特點，研究水平達到國際先進。

　　近年來，青海省高度重視和積極培育太陽能產(chǎn)業(yè)，將其作為發(fā)展經(jīng)濟、改善民生、保護生態(tài)新的著眼點。《青海省太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展及推廣應用規(guī)劃》中提出，力爭在2015年，使太陽能產(chǎn)業(yè)逐步成為青海省繼電力、石油天然氣、鹽湖化工、有色金屬這四大支柱產(chǎn)業(yè)之后的第五大支柱產(chǎn)業(yè)。省科技部門強化自主創(chuàng)新和要素集聚，從發(fā)展戰(zhàn)略、可行性研究、關鍵技術攻關著手，組織實施了一系列國家和省級科技項目，構建國內(nèi)領先的太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展支撐體系。“高效有機太陽能電池的研發(fā)”項目即是省科技廳2011年立項的此類項目之一。

　　由于傳統(tǒng)硅太陽能電池制作工藝復雜、生產(chǎn)成本高，從而限制了其大規(guī)模的推廣應用；而有機太陽能材料和電池制備技術有望成為低成本制造的選擇之一。為盡早獲得實用的有機太陽能電池，青海大學科研工作者圍繞低成本合成高原特有植物天然敏化劑、高效電荷轉移和收集的納米網(wǎng)絡薄膜結構方面展開了研究。項目組針對青藏高原海拔高、紫外線照射時間長的地理特點，選取顏色較深的高原植物，從中提取植物色素用于電池中。通過對其進行光電性能測試，發(fā)現(xiàn)含有花青素的染料敏化劑的敏化性能比較好。通過對含有大量花青素的玫瑰花進行研究，使得優(yōu)化后的玫瑰花色素敏化電池單色光光電轉換效率提高了16.1%，對應的單體開路電壓達到了615mV。針對電池中電荷收集與轉移率不高的缺陷，研究了不同的條件對納米材料生長機理的影響，研究制備了電荷收集與轉移率較高的氧化鋅樹枝狀納米線的網(wǎng)狀結構與納米棒陣列，使電子壽命增加16.3%，電子擴散距離減少34.4%。最后項目組利用上述研發(fā)的材料組裝了并、串聯(lián)兩種結構的大面積有機太陽能電池，通過測試，串聯(lián)結構的電池電子收集率增長了51%。