2014年9月19日
麻州大学美国阿默斯特大学的研究人员设计了一种重量轻、效率高、易于加工的太阳能电池,几乎可以使用任何金属作为电极,成功地破坏了所谓的“电极屏障”。
传统金属电极的缺点,特别是其氧化不稳定性,已经成为提高太阳能电池能量转换效率的主要障碍。
聚合物科学教授、合成化学家、聚合物化学博士欧洲杯线上买球生托德·埃姆里克(Todd Emrick)和扎克·佩奇(Zak Page)正在合成具有两性离子的新型聚合物,并将其应用于太阳能电池夹层中称为半导体的共轭系统中的各种聚合物支架。
研究人员发现两性离子是中性的,既有正负电荷,也有强大的偶极子,与金属电极相互作用。经过不断的研究,佩奇成功地合成了共轭聚合物两性离子或CPZ。然后,研究人员开始研究如何使用CPZ来改变各种金属的功函数。
在Amherst麻省大学光伏设施主任Volodimyr Duzhko的指导下,使用紫外线光电子能谱(UPS), Page开始对一些金属进行分类,包括金、银和铜,以找出是什么帮助电子从光敏层传输到电极。他们发现,为了增强层间特性,界面层必须小于5nm,这是一个制造挑战。
因此,科学家们考虑了富勒烯或巴基球,它们主要用于太阳能电池的光活性层。使用两性离子(C60-SB)对巴基球进行了改性,以改变电极的工作功能,他们能够轻松地将两性离子功能集成到富勒烯中,有效地通过三个简单步骤,因为他们已经有了聚合物的经验。
后续试验表明,C60-N型富勒烯层比C60-SB型更有效。结果发现,在光敏层和太阳能电池电极之间的C60-N层是最有效的,不需要超薄。
因此,研究人员成功地制造出富勒烯和聚合物,这些富勒烯和聚合物可以改变它们接触到的金属的性质,从而将它们转化为更高效的器件。