环保的有机太阳能电池生产

Fabrication of Polymer Solar Cells Using Aqueous Processing for All Layers Including the Metal Back Electrode

近来,有机太阳能电池的能量转化效率不断得到提高,逐渐地逼近了无机太阳能电池。

有机太阳能电池的制备往往局限于实验室研究的比较小的规模,其制备过程往往要用到有毒的化学溶剂;而且所使用的方法,例如旋涂(spin-coating),也很难应用到大规模的生产。为了能使有机太阳能电池得到实际的应用,必须找到解决上述问题的办法。另外,大部分目前高能量转化率的有机太阳能电池对水和氧气都比较敏感,所以必须在真空的条件下生产,这也限制了大规模的制造。

丹麦的科学家们最近发明了一种新的利用湿法工艺(aqueous processing)制备有机太阳能电池的每一层的方法。在这个方法中,有毒的化学溶剂被换成了环保的水基溶液,真空条件下的处理步骤被在空气中印刷金属墨水(metal ink)所取代。他们将高分子层设计成水溶性的,并且可以在喷涂之后通过加热去除水溶性。这样就避免了不同层之间的溶解或者相互作用。福勒烯层被重新设计成与水溶性的。两个金属层也是通过水基溶液喷涂。虽然目前的性能结果显示其能量转换率较苛刻条件下制备的有机太阳能电池要差一些,但这个工作为未来大规模环保地生产有机太阳能电池开辟了道路。

R. Søndergaard, et al. Adv. Energy. Mater., 2010 ; DOI: 10.1002/aenm.201000007