有机太阳能电池为太阳光电后起之秀,虽然该技术尚未达到商业化阶段,但由于其具有制造成本低与可挠等优点,各国科学家皆看好有机太阳能的发展,像是俄罗斯南乌拉尔国立大学(SUSU)与研究机构 Nanotechnology REC 便联手研究硫、硒等硫族化物,想将有机太阳能转换效率从 12% 提升到 20%。
太阳光电一直以来都是炙手可热的再生能源技术之一,Nanotechnology REC 研究员 Oleg Igorevich Bolshakov 指出,太阳光电技术发展一日千里,装置量在 2000 年到 2013 年之间也提升 40%,如今该技术更是为上千万人提供绿色电力。
而得益于创新技术与装置量上升,太阳能电池的价格正在快速下滑,再生能源正迅速取代传统的火力发电。O.I. Bolshakov 表示,根据材料、制程与研发时间的不同,太阳能电池目前分成三大世代。其中第一代为当今主导市场的单晶硅与多晶硅电池,其发展最久,技术也最成熟;第二代则是硒化铜铟镓 CIGS、碲化镉 CdTe2 等薄膜太阳能电池,虽然目前该技术市场占比不高,但薄膜太阳能电池在材料生产过程中不会消耗太多能量,也是个具有竞争力的技术。
第三代太阳能电池则是使用有机材料或是奈米科技,提供更多种类的太阳光电技术解决方案,有望再次突破太阳能光转换效率,且第三代太阳能技术可使用便宜、可回收的有机聚合物材料,有助于降低太阳光电技术成本。
O.I. Bolshakov 指出,与第一代和第二代相比,第三代电池最重要的优势之一为可快速收回成本。该研究指出,第三代太阳能只要几个月就能达成损益两平,前两代则需要好几年的时间。
只不过世上也没那么多好康的事情,有机太阳能等第三代技术转换效率不高,难以达到商业化阶段,因此 SUSU 与 Nanotechnology REC 希望能突破现状,在维持有机太阳能的可挠式与低成本优势下,提升其转换效率。
目前 SUSU 正在研究硫、硒等硫族化物,希望进一步提升太阳能电池的可见光吸收,Nanothechnology REC 团队则利用在硫化物-氮杂环化合物(heterocycles)领域的多年研究经验,想用有机合成技术改变分子结构并提高导电率。
SUSU 自然科学与数学学院化学系研究员 Aleksey Galushko 表示,Nanothechnology REC 已在光催化技术方面取得取得的惊人成就,因此团队希望可共同携手合作,将有机太阳能转换效率从 12% 提升到 20%,找出另一种节能减碳的太阳光电技术。目前研究已发表在《Energy and Environmental Science》。
- Materials for solar batteries of new generation are being created at SUSU
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