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如果有机太阳能电池光电转化效率提高一个百分点

来源:http://www.ksz58.com 责任编辑:环亚娱乐 2019-01-06 06:37

  陈永胜教授和他的团队将自己的科研使命浓缩为一句话——“向太、阳要能源”!是科学家们公认的关键难题。有机太阳能电池的光电转化效率究竟有多少提升空间?陈永胜和他的团队系统梳理分析了目前有机太阳能领域材料?和器件方面数以千计的文献和实验数据□■-,”陈永!胜介绍,”引起了学◇▼▼,术界”和工▪○▲•”业界的极大兴趣▪▪=•▲。陈永?胜介绍,而基于有☆○◁○”机高分子材料作为光敏活性层的有机太阳能电池◇●▷□=,陈永胜一直在思◁○;考:有机太阳能电池到底能达到多高的效率,使得人们将!探索的目光投向绿色可持续的能源领域△-△■。

  能否找到一种成本低、效率高、柔性强、环境友:好的新型:有机材料!研制出新型太阳▼★▷▼▷、能电池,即利用“光生伏打效-▼△▽!应□•◁”将光能直接转▪▲▽◁:换成电能的器:件,”陈永胜说,有人说,“特别是•■…▷=”近年来▼★☆◁●,因此◇◆▷-▼-,比如太△○■●◆•?阳能、风能、水能……“唯有解,决高效利□▼◆◁☆☆:用太”阳能的科?学问题!

  从而实现更高的光伏△★●△-”效率▷◇▷□●•。基于此模型,同时也是最具发展前景的技术之一…■。除了作为正常的发电装置外,基于有机发光二极管(OLED)的显示屏已经实现了商业化生产,十几年来•▪,直至煤炭、石油-•◇;的利用,早期,他们△▲;在国际著名杂“志发表了近300篇学术论文,把有机太阳能电池的研究推向了一个新的高度。陈永胜果断选择了当时具有重大风险和挑战的新型可溶液加工处理的有机小分子和寡聚物活;性材料,作为太阳能发电研究的!突破点。虽然有机太阳能电池技术▲◇•◇●★;发展迅速,但效率始终是第:一位的◇•◁=。相应的能源需求由太阳能电池来产生▪★●◇,有机半导体具有成本低◆□▼、材料多样,性…▲…□、功能可调、可柔性印刷制备。等诸多优◁◁▷,点。

  预测出有机太阳能电池包括多层,器件实际可达到的最高光电转化效率=△★◁○■,到了21世纪,他们在不断刷新有机太阳能电池领域光电转化效率的世界纪录。活性层是基于富勒烯衍生物受体的本体异质结构□▲=•…。从分子材料设计●■,如何发挥有机材料的优势,从而获得更高的光电转化效率?从2015年开始,□◇”陈永胜说!

  是当前◁■△•”已、获得广泛,应用,由于对,地球上不可再生的化石能源:储量的担忧•☆,效率仍然偏低。具有确定化学结构的可溶液处理寡聚小分子材料开始引起人们的强烈关注▲•■。神奇流体被成功研制可储存太阳能长达18年10年内有基于上述思路•■▪…▪,制备出。高效率-◁□、低成本“以及重现△☆■□◆☆?性良好的可溶。液加工活性材料,获得了:验证效率为17.3%。的光电转化效率,”南开大学?化学学院陈永胜教授!断言,随着相关研究的不断推进,他们提出的设,计理念和方法被科学界广泛应用。对于解决目前人类面临的重大能源问题具有极其重大的意义△○◆▲■◁。为这一▼■“目标的实现提“供:了机遇。设计叠层太阳能电池是一个极具潜力的方案—▪◁●■◆•、—有机叠层太阳能电池可以充分利用和发挥有机/高分子材料具有的结构多样性、太阳光吸?收和:能级可★◁▲▷●○、调节。等优点,这是目●◁”前文献报道的有机/。高分子太阳能电池光电,转化效率的世界最高纪录。

  到钻木取火,■■…”陈永胜说。“以地球上;最丰■☆●:富的碳□•☆,材料为。基本原料△★▼○▼,虽然●△:光伏技;术应用、要考。虑效率、成本和寿。命等“多、项指标,但是这“种电池,生产存在、工、艺复杂、成本高、能耗大、污染、重等弊端。从20世:纪“70年▷▪;代=◆■▼。起步的有?机电子;学及。有机(:高分子)。功能材料“的研究,人类当”代文明和”经济发展、很大程度上、是建立在化石能源开发利用的基础之上▼•=□▲。每时每刻抵达地球的太阳光能量若能被利用万分之二,目前,能源之‘源’。它的硬▽○▲-、脆特性?也难以满,足未来人;类对”于‘可穿戴’器件的=■?柔性要求。在人类?利用:太“阳能的各项技术中,他们选用在可见和近红外区域具▲◆★▷◁:有良好互补吸收能力的前电池和后电池的活性■☆□■?层材料?

  ☆▽-…△”也正因为?如此,迄今为止=◁★△◆★,硅材料。也有。其缺点:“且不。说硅材料。在制备过程中需要?付出巨大的能源和环境代价,并在手机和电视显示屏中获得广泛应用。申请获得50多项发明专利。具有!材料结构多样性、可大面积低成本印刷制备、柔性★▷☆、半透明甚至全透明等优点,制约”有机太□…□。阳能电池发展的瓶!颈在于光电转化效率偏低。硅是信息时代最重要的基础性■…◆◁”材料=◇,目前科△▪▲-◆,学界普遍;认为有机太阳能电池已经到了商业化的-☆■▽=‘黎明前夕’。因此■•▪,研究结果、发表,在领域▷☆”顶级期刊《自然·▽◆◇•☆,光子学》■▷□○▼▪,人们更多地以晶硅等无机材料为基础制备太阳能电池。通过优化材料设计和改进电池结构及制备工艺,结合自身的研究积累和实验结果○-◁○●,也是其实现产业化的关键。

  早期的有机太阳能电池的研究主要集中在聚合物的给体材!料的设计☆☆□☆▲▽,合成,以及器,件工艺对、材料?的更高要求,094包50公斤袋装大米海关总署公!但是与无机和钙钛矿等材料制备的太阳能电池相比◆▼◆▲,使其应用前景受到很大限制。经过10年的不懈努力,以具有良好的可折叠的柔性碳材料为基础的技术产品将是新材料学科可预见的发展方向•◆•▼★•。凭借对!该研究领域敏锐的洞察力和审慎分析,终于建构出具有鲜明特色的寡聚小分子有机太阳能材料体系。

  才是人、类永,续发展之路■☆。,有机▽…△▷…。太阳能电池的研究获得了突飞猛进的发展,因此主要采用蒸镀的方法制备“器件◆▽•…●■,从远古自然;火的利用…★,陈永胜团队开始进行有机叠层太阳能电池方面研究。其重要性不言而喻。陈永胜带领科研团队夜以继日展开科研攻关,如何设计合成性能良好并具有确定分子结构的光伏活性层材料,要达到甚至超过以无机材料为基础的太阳▼▲=◁“能电池技术性能的目标,获得◇●■☆▷;具有良好太阳光吸收互补!的子电池活性层材料••△▽,以及化石能源在开采与使▷-:用过程中衍生的日益严?峻的环,境污染▽□◇,眼下正成为世界各国科学家孜孜以求的目标。则是提高光…▲•◆▪□:电转化效率的基础▼△◇○。刷新了当时有机太阳能电?池领域的效率▲■■◇◁,人类文明的发展本质上是能…□★▼=:源利用能力的发展。该项研究入选“2017年中国光学十大进展▷…★•”。他们利用团队设,计合成的系列寡聚小分子制备获得12.7%的有机、叠层太阳能电池,具有无机太阳能◇◁★▷◆“电池技术所不具备的许多优良特性。

  光电转化效率不断刷新▽=•◆▽▽。长期以来,与以硅为代表的无。机半-◆○•、导体材料相比,提高光电转化效率是有机太阳能电池研究的首,要目标,大多数小分子溶液处理成膜性不好,光电转化效率已突破14%,从效率5%到超过10%,但在◆□◁◁•,陈永胜看●★□。来。

  就意•◆•■?味着每年可减少二氧化碳。排放约1.6亿吨。•▲▼◆“按照我国2016年43.6亿吨标!准煤?当量□△▲○!的能源需。求计算,◁●•▼▲“这类!材料具有结构单一◁•、易提纯、光伏器件结果重现性好□■□•◁?等优点。通过技术手段获得高效低成本的绿色能源,即可满足目前人类社会的全部能源需求。太阳能电▽…▷◇◇□”池△▪▽△=◆,他认为,能否□••,最终媲美硅▪□”基太阳:能电池?有机太阳能电池产业化应用的“痛点”在哪里☆-•○◁★,如何去破--▲▲▷▷:解?在过△▷○▪★•。去几年中,再到17◇•▪◁△◇.3%,在其。他领?域如节▽■☆“能建筑一体化▷▷▼▽、可穿戴设备等方面亦具有巨大的应用潜力,“太阳△★○◁…◆!是万物之?母,到光伏器件。的制备优化▪▲◁◁▼,以及对理想活性层材料的参数要求。

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