身为太阳能新生代潜力军，有机太阳能转换效率进步速度可说是一日千里，4 月才有科学家达到 15% 纪录，近日中国南开大学团队更将效率提升至 17.3%，还表示突破到 20% 以上并非不可能。
目前硅晶太阳能为最常见与成本效益比最高的太阳光电技术，商业化转换率达 15%~22%，更有 20%~25 年的可用寿命，只是由于其转换效率预期难以再突破，因此科学家一直在寻找其他更高效率、低成本与无毒太阳光电技术。
其中有机太阳能制作材料部分或全部为有机物，可溶解于油墨中、再用喷涂或是印刷制造，电池成本有望比一般硅晶太阳能电池还要低，具有可大量制造、价格低廉、材地柔软可挠曲等特性，未来甚至可结合到衣服、窗户或是汽车上。
但与此同时，它们也存有转换效率低与稳定性不高等问题，因此现在尚未达到商业化。不过近期科学家纷纷在有机太阳能转换效率有所进展，以往效率仅停留在 11%~12% 左右，而美国密歇根大学团队 4 月已开发出转换效率达 15% 的有机太阳能电池，使用寿命更可达 20 年，可说是相当大的突破。
根据估计，假如有机太阳能转换效率达 15%，并拥有 20 年的可用寿命，每度电仅 7 美分，美国平均电价则为每度电 10.5 美分，显示有机太阳能的成本优势相当大。
而近日，中国南开大学更带来转换效率高达 17.3% 的有机太阳能，并指出“材料分子结构松散”为有机太阳能电池转换效率不高的原因之一，认为电子移动率低会限制活性层的厚度，无法有效利用太阳光。
于是南开团队决定用透过串联方式，将两种不同的有机材料层结合在一起。奈米科学与技术研究中心主任陈永胜表示，串联型有机太阳能电池不仅可以克服上述难题，还可以充分发挥有机材料的特性，两种不同的材料更代表着太阳能电池可吸收不同波段的光，能有效地利用太阳光，最终产生更多电流。
科学家透过不同材料让光吸收范围相互互补，像是前侧材料可吸收 300~720 奈米波长的光，另一材料则负责 720~1,000 奈米。就好比现在也有团队将硅晶结合钙钛矿太阳能，让钙钛矿负责将绿光、蓝光转换为电能，硅则负责红光、近红外光。
研究也指出，该电池转换效率最高有望达到 20% 以上，且经过 166 天初步测验，电池效率仅下降 4% 左右，稳定性已比过去还要高出许多。
团队也相当看好有机太阳能的发展与应用，认为该技术距离商业化不远，陈永胜博士甚至将有机太阳能与 OLED 相比较，并表示 OLED 所使用的材料与有机太阳能差不多，其物理原理也是一样的，只是不同方向而已：一个是将太阳能转换成电力，OLED 则是将电转换成光。
目前 OLED 已经达成商业化，也被广泛用于手机与高阶电视，因此陈永胜认为有机太阳能或许可在五年达成商业化。该研究已发表在《Science》。
- Organic solar cells set ‘remarkable’ energy record
- 17.3% is organic solar cell efficiency record
- 南开科研成果《Science》发表 刷新有机太阳能电池光电转化效率最高纪录
（本文由 EnergyTrend 授权转载；首图来源：Flickr/ESA_events CC BY 2.0）
