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改變聚合物結構可提高太陽能電池效率

科技日報訊 據物理學傢組織網近日報道，日本科學傢發現，改變聚合物的結構，有望顯著提高由其制成的太陽能電池的光電轉化效率，最新研究將有助於科學傢研制出轉化效率更高的有機（或無機）聚合物太陽能電池。基於有機聚合物的太陽能電池非常重要，因為與傳統的無機太陽能電池中使用的聚合物相比，有機聚合物便宜且容易處理。然而，迄今為止，轉化效率最高的聚合物太陽能電池都還無法滿足實用所需。不過，現在，日本理化學研究所（RIKEN）新興材料科學研究中心新興分子功能研究小組的大阪至（音譯）和同事偶然發現，聚合物結構的小小變化能改變聚合物鏈的結合狀態，從而極大地提高太陽能電池的效率。當光能被聚合物太陽能電池中的聚合物吸收時，電子會被激發到更高的能態以產生高能電子和一個相對應的電子“空穴”。為瞭將光能轉化為電流，這些電子和空穴必須通過聚合物到達電極，然後再結合，但這個過程會損失很多能量。很多科學傢們正在進行各種實驗，希望能對這一轉化過程做出改進。大阪至和同事使用瞭一種特殊類型的共聚物進行試驗，這一共聚物中含有一個重復的名為PNNT-DT的結構，大阪至解釋道：“PNNT-DT很難溶土信貸台南白河土信貸於水，因此，我們希望通過朝其上額外添加烷基側鏈使其變得更容易處理。”就像他們所預想的那樣，這種改變大大提高瞭這種聚合物的可溶性，但“無心插柳柳成蔭”，這種改變也大大提高瞭用這種聚合物制成的太陽能電池的能源轉化效率。這種聚合物被當成薄膜置於太陽能電池內，分析表明，這些新的“烷基化”聚合物鏈會平鋪在電池表面而非與表面垂直，從而使得載荷子—電子和空穴與表面垂直而非平行移動，由此，提高瞭能源轉化效率。大阪至說：“這種結構和方向上的變化讓太陽能電池的光電轉化效率從沒有烷基化時的5.5%提高到瞭現在的8.2%。”大阪至和同事希望，接下來使用別的聚合物進行類似的實驗，最終制造出光電轉化效率達15%以上的有機聚合物太陽能電池或效率更高的無機太陽能電池。他說：“我們需要更好地理解為什麼聚合物的方位會出現這種變化，接下來，我們需要在別的能吸收更多可見光的聚合物上進行同樣的實驗。”（劉霞）

新聞來源http://tech.hexun.com/2013-08-20/157237366.html

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