混合型太阳能电池

研究人员制备了氧化锌纳米棒阵列/聚合物高效混合型太阳能电池。

在工业全球化的今天,地球上的石油、煤炭等不可再生资源正日渐枯竭,能源危机变得日益突出,新能源的开发已被世界各国列入重要议程。太阳能作为一种新能源,不仅清洁无污染,而且取之不尽、用之不竭,因而备受瞩目。当前,太阳能电池已经成为科研人员关注的焦点。

当光照射到某种物质上时,会引起材料中的电子状态发生变化,这种现象称为光电效应。太阳光的光子与材料相互作用时,会产生电势,将光能转化为电能。太阳能电池正是基于这种原理而工作的。目前,太阳能电池主要包括硅晶太阳能电池、染料敏化太阳能电池和固态混合型太阳能电池三类。硅晶太阳能电池虽然已经比较成熟,但是成本高、工艺复杂、污染大,应用受到限制。染料敏化太阳能电池虽然光电转换效率高,但是液态电解质会发生泄漏和腐蚀现象,耐久性和稳定性较差,不利于商业化。固态混合型太阳能电池使用聚合物替代染料和电解质,克服了上述问题。再加上它成本低、易加工,可作为普通光伏设备的替代品,引起了人们的强烈兴趣。但是,该电池光电转换效率较低,亟待进一步提高。

最近,比利时哈瑟尔特大学Manca教授等人成功制备出了氧化锌纳米棒阵列/聚(3-己基噻吩)(P3HT)混合型太阳能电池。他们通过改善聚合物结晶质量和优化空穴电子阻挡层,将电池效率从0.55%提高到了0.74%±0.02%。此外,Manca教授等人还结合XPS深度剖析和电学表征手段分析了氧化锌纳米棒阵列/聚合物混合型光伏电池,并观察了聚合物深入渗透到纳米棒阵列的过程。

L. Baeten, et al., Adv. Mater. 2011: DOI: 10.1002/adma.201100414.