KIST通过控制溶液工艺成功开发出高性能大面积有机光伏电池

韩国的研究人员通过控制太阳能电池原材料溶液在涂覆后凝固的速度,成功开发了一种高效的大面积溶液可加工有机太阳能电池韩国科学技术研究院(KIST)光电混合研究中心的Hae Jung Son博士领导的小组宣布,他们已经确定了较小面积和大面积薄膜形成机制的差异。通过解决有关工艺技术问题,开发出了高效大面积有机光伏电池。

KIST通过控制溶液工艺成功开发出高性能大面积有机光伏电池

如果将光伏材料做成涂料的形式,可以涂抹在任何表面,比如建筑物的外部或汽车的外部,就可以实现能源自给自足,为能源匮乏地区提供低成本的生态环保能源。不仅如此,即使在城市建筑上安装光伏,也将很容易利用空间,理想的情况是,只要重新涂抹 “涂料”,就可以对光伏板进行维护。

说到可溶液加工的太阳能电池,其工作原理是在表面涂抹太阳能电池溶液,但产生电力的光活性面积仍停留在实验室规模(小于0.1? )当应用于大面积产生足够的电力使其实用化时,由于材料和工艺相关的限制,存在着性能降低和可重复性相关问题,这一直是商业化的障碍。

KIST的Son博士团队发现,市面上的有机材料很容易结晶,这使得它们不适合大面积溶液工艺。在工业用途的大面积溶液工艺中,溶解太阳能电池材料的溶剂蒸发成膜的过程发生得很慢,从而导致结块等现象,进而降低了太阳能电池的效率。而在实验室研究中采用的小面积旋涂法,在成膜过程中,为了加快溶剂的蒸发速度,快速旋转基板,从而可以形成薄膜,而不会出现上述效率降低的问题。

基于这些信息,KIST研究人员通过控制大面积溶液工艺中涂覆步骤之后的溶剂蒸发速率,开发出了高性能的大面积有机光伏电池,以形成太阳能电池性能优化的薄膜。结果,达到了比现有光伏发电效率高30%的高效大面积有机光伏发电。

研究人员说:“能够利用溶液实现高质量大面积的太阳能电池材料的核心设计原理,将加速未来可溶液加工太阳能电池的发展。[这项研究]不仅有助于提高下一代溶液可加工太阳能电池的效率,而且有助于开发商业化所需的大面积太阳能电池材料的制造核心技术。”

词汇表说明:

可溶液处理的太阳能电池:通过低成本涂层或使用墨水型有机前体的印刷而不是高成本的真空工艺制造的太阳能电池。

有机光伏:使用碳基导电吸光有机材料制造的太阳能电池。

光敏区域:薄膜形式的太阳能电池部分的大小,该膜利用通过吸收阳光获得的光能来产生电能。

功率转换效率:在额定最大输出条件下,输出功率与输入功率之比

该研究项目是在科学技术和信息通信技术部(MSIT)的资助下执行的,这是KIST机构研发计划和中期研究人员资助计划的一部分。研究结果发表在最新一版的《纳米能源》(IF:16.602,在JCR领域排在前4.088%),这是能源领域的国际期刊。

研究团队正在测试LED电源。他们已经成功地大规模集成了高效有机太阳能电池。
研究团队正在测试LED电源。他们已经成功地大规模集成了高效有机太阳能电池。

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