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为了使有机薄膜太阳能电池的转换效率实现10%,科研人员对半导体聚合物及形成的发电层和元件的构造作了改进。 他们在加厚了由输送正电荷(空穴)的半导体聚合物,及输送负电荷(电子)的富勒烯衍生物混合形成的发电层。其厚度由原来的约150nm增至2倍的300nm(n:1nm=1/10亿m),使电流密度增大,由此转换效率由原来的约6%提高至8.5%。并且,通过采用元件阳极和阴极对换配置的“逆构造元件”,将转换效率提高到了10%。 若发电层的厚度增加,太阳能电池中光的吸收量会增加,电荷的生成量也随之增加。不过,半导体聚合物与硅等相比,空穴迁移率较低,因此空穴在到达电极之前就会与电子重新结合,很难形成电流,所以转换效率较低。 所以,此次科研人员采用了结晶性高空穴迁移率也高,即使加厚发电层,空穴也能到达电极的半导体聚合物,使问题得以改善。 研究人员用大型同步辐射设施“SPring-8”分析此次的有机薄膜太阳能电池发电层的构造时发现,在元件的上部电极和下部电极附近,半导体聚合物的分子配向不同,电荷的易流动性在元件上下方向也不同。 另外,为了使由光吸收产生的电荷容易流动,研究人员在元件配置了阳极和阴极,也为转换效率的提高做出了贡献。 今后,为实现实用化的目标值——15%的转换效率,科研人员还将继续研究开发材料和元件的构造。 |