太阳能技术进展一日千里，近日韩国蔚山科技大学除了将有机太阳能转换效率提升至 12.01%，还成功解决电池光敏层（Photoactive layer）太薄难以印刷的挑战，让有机太阳能可透过大规模、低成本技术制造，加速太阳能发展。
有机太阳能电池具有柔软可挠、低成本、可喷涂等优点，近几十年来备受各国科学家关注，但该技术有一大挑战，即是其光敏层厚度难以“拿捏”：光敏层太厚会减少光电转换效率与轻便性，太薄又难以用低成本方式制造。蔚山科技大学教授 Changduk Yang 表示，目前有机太阳能电池光敏层厚度约为 100 奈米，很难用低成本、可大规模制造的印刷技术来制造。
为了在不影响光电转换效率之下提升光敏层厚度，该团队用非富勒烯受体（non-fullerene acceptors，NFAs，也有人简称 IDIC）来打造有机太阳能的光敏层，进一步将光电转换效率提升至 12.01%，且即使厚度增加到 300 奈米，光电转换效率也不会下降。
光敏层可说是太阳能电池的命脉，负责将太阳光转变成电能。为了产生电流，电池吸收光子时会产生电子电洞对，并透过“电荷分离”来分开带正电的电子与带负电的电洞粒子，让这些粒子抵达电极来发电，而电子与电洞传递路径不一，若以道路来作为比喻的话，电子的传递路径为“通道 I”，电洞则是“通道 II”。
研究员 Sang Myeon Lee 指出，由于传统富勒烯太阳能电池光吸收效率不佳，以往电子只能透过单一路径传递，但新型有机太阳能电池可同时利用“通道 I”与“通道 II”，大大提升有机太阳能的转换效率。
非富勒烯受体为有机太阳能技术突飞猛进的功臣之一，相较于传统富勒烯材料，非富勒烯受体光吸收效果更好、能阶变化更加多样，更可减少近 50% 电荷分离造成的能量损失。
Yang 表示，这项研究成功最佳化电荷分离、电荷传递与解决光敏层厚度难题，有助于未来高效有机太阳能电池的生产与商业化。
若有机太阳能成功走出实验室，太阳能应用范围又会再更上一层楼。与传统的硅晶太阳能电池相比，该技术不仅能透过低价材料与简易印刷技术制造，还可以制成半透明、柔软、可挠样式，未来更有机会整合到建筑物和车辆、甚至是衣服与织品中，对再生能源的发展可说是大有裨益。
目前该研究已发表在《Energy & Environmental Science》。
- Introducing High-performance Non-fullerene Organic Solar Cells
（本文由 EnergyTrend 授权转载；首图来源：蔚山科技大学）
