高分子聚合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列有序 可提升太陽(yáng)能電池效率

高分子材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響太陽(yáng)能電池效率

據(jù)美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)(AAAS)科技新聞共享平臺(tái)EurekAlert!25日?qǐng)?bào)道，一個(gè)集合法國(guó)、俄羅斯和哈薩克斯坦材料科學(xué)家的國(guó)際團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，高分子聚合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列有序，可使有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率得以大幅提升。這項(xiàng)最新研究發(fā)表在《材料化學(xué)學(xué)報(bào)A》上。

太陽(yáng)能電池板和蓄電池是當(dāng)下前景最被看好的兩種發(fā)電方式。截至2017年，全球安裝的太陽(yáng)能電池板發(fā)電總功率達(dá)到400千兆瓦。太陽(yáng)能行業(yè)的飛速發(fā)展，主要依賴于電池價(jià)格的持續(xù)降低和其效率的不斷提高。

引進(jìn)新材料是改善太陽(yáng)能系統(tǒng)的一種方式。在太陽(yáng)能電池板中，將光能轉(zhuǎn)化為電能所需的基本元件是光伏電池或太陽(yáng)能電池，它們主要由多晶硅組成，多晶硅是一種硅的高純度多晶形式。據(jù)了解，目前科學(xué)家們正忙于尋找多晶硅的替代材料，而具有光伏特性的有機(jī)高分子材料則是其中主要候選者之一。

研究人員表示，在聚合物中加入氟原子可有效提高太陽(yáng)能電池的效率。該方法被稱為氟化反應(yīng)，曾被證實(shí)可增強(qiáng)聚合物光伏性能，但其中原理卻少有人知曉。該項(xiàng)新研究則闡明了氟化反應(yīng)通過(guò)改變材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)于電池效率產(chǎn)生的積極影響。

研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，選擇出光伏特性更好的有機(jī)高分子材料，并對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步研究。經(jīng)過(guò)X射線分析，發(fā)現(xiàn)該種高分子聚合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列更加有序。與此同時(shí)，其分子的電荷載體具有較好的流動(dòng)性，使材料可以更好地進(jìn)行導(dǎo)電。對(duì)于太陽(yáng)能電池，這無(wú)疑是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。

研究人員之一、莫斯科物理技術(shù)學(xué)院功能有機(jī)復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人和法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心主任迪米特里·伊萬(wàn)諾夫教授說(shuō)：“這項(xiàng)研究的挑戰(zhàn)在于選擇能夠提高電池效率的分子能級(jí)以及研制出能使電荷傳輸?shù)诫姌O的超分子結(jié)構(gòu)。”(郭子朔)