鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1235次 | 2019年04月30日
聚合物改性，促進(jìn)有機(jī)太陽(yáng)能電池效率提高
來(lái)自法國(guó)、俄羅斯和哈薩克斯坦的一個(gè)國(guó)際材料科研團(tuán)隊(duì)找到了一種能夠有效提高有機(jī)太陽(yáng)能電池效率的方法。這項(xiàng)發(fā)表在JournalofMaterialsChemistryA雜志上的新研究表明，基于有機(jī)分子的有序結(jié)構(gòu)可用于生產(chǎn)太陽(yáng)能。
太陽(yáng)能電池板或稱(chēng)太陽(yáng)能電池是最有前途的發(fā)電方式之一。截至2017年，全球安裝的太陽(yáng)能電池板的總功率已達(dá)到400千兆瓦。太陽(yáng)能行業(yè)正在飛速發(fā)展，這都?xì)w功于更便宜和更有效的電池的出現(xiàn)。
改善太陽(yáng)能系統(tǒng)的一種方法是引入新材料。將光轉(zhuǎn)換成電能的太陽(yáng)能電池板的基本元件是光伏電池或太陽(yáng)能電池。它們主要由一種高純度的多晶硅制成。但科學(xué)家正在忙著尋找其它替代材料，而具有光伏特性的有機(jī)聚合物材料將是替代多晶硅的主要候選者之一。
來(lái)自法國(guó)（斯特拉斯堡大學(xué)、里昂大學(xué)、米蘭學(xué)院、同步加速器SOLEIL），俄羅斯（莫斯科物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、莫斯科國(guó)立大學(xué)）和哈薩克斯坦（納扎爾巴耶夫大學(xué)）的一個(gè)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)描述了一種通過(guò)在聚合物中加入氟原子來(lái)提高有機(jī)太陽(yáng)能電池效率的方法。這種被稱(chēng)為氟化的方法以前就被證明可以用來(lái)提高聚合物的光伏特性，但科學(xué)家們對(duì)其作用機(jī)理卻知之甚少。他們的這項(xiàng)新研究則闡明了氟化對(duì)材料光伏效率提升的影響原因。
通過(guò)進(jìn)行各種聚合物改性實(shí)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)將電池效率從3.7％提高到10.2％。雖然這仍然無(wú)法應(yīng)用于商業(yè)硅光伏發(fā)電系統(tǒng)，但效率的大幅提升表明了聚合物基電池是一項(xiàng)不可忽視的技術(shù)。也許隨著研究進(jìn)一步的改進(jìn)，有機(jī)太陽(yáng)能電池的表現(xiàn)可能超過(guò)基于多晶硅的同類(lèi)產(chǎn)品。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
實(shí)驗(yàn)中使用的通用聚合物具有相當(dāng)復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)。它由圖1左側(cè)所示的一系列重復(fù)單元組成。它們中的每一個(gè)都包括由一個(gè)硫和四個(gè)碳原子制成的硫雜環(huán)和具有支鏈結(jié)構(gòu)的烴側(cè)鏈。
研究人員對(duì)這種聚合物進(jìn)行了大量修改，以期能找出哪種聚合方式具有更好的光伏特性。他們通過(guò)添加氟原子（圖1，右）和改變側(cè)鏈的長(zhǎng)度來(lái)改變結(jié)構(gòu)，這種聚合物配置被證明具有非常優(yōu)異的性能，它的電池效率和電流輸出比此前的電池高出好幾倍。
然后該團(tuán)隊(duì)研究了性能最佳化合物的微觀(guān)結(jié)構(gòu)，通過(guò)X射線(xiàn)分析顯示聚合物堆疊更有序。此外，材料分子的特征方面具有更高的電荷載流子遷移率，這意味著材料具有更好的導(dǎo)電性能。對(duì)于太陽(yáng)能電池，這顯然是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。
該研究的共同作者DimitriIvanov教授指出了有機(jī)太陽(yáng)能電池的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。他說(shuō)，與傳統(tǒng)的硅光伏電池相比，它們的制造步驟更少。光吸收聚合物也可以起到薄膜的作用，這意味著太陽(yáng)能電池板不需要是平的。
“例如，你可以將有機(jī)太陽(yáng)能電池涂覆在屋頂瓦片上，”MIPT功能有機(jī)和混合材料實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人，同時(shí)也是法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心研究主任的Ivanov補(bǔ)充說(shuō)道。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
據(jù)Ivanov說(shuō)，這項(xiàng)研究的挑戰(zhàn)在于“需要通過(guò)選擇供體和受體的正確分子能級(jí)來(lái)優(yōu)化太陽(yáng)能電池效率，同時(shí)還要?jiǎng)?chuàng)造適當(dāng)?shù)某肿咏Y(jié)構(gòu)，以促進(jìn)電荷向電極的傳輸?！?/p>
