高分子材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響太陽能電池效率

:據(jù)美國科學促進會（AAAS）科技新聞共享平臺Eurek alert!25日報道，一個集合法國、俄羅斯和哈薩克斯坦材料科學家的國際團隊發(fā)現(xiàn)，高分子聚合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列有序，可使有機太陽能電池的效率得以大幅提升。這項最新研究發(fā)表在《材料化學學報A》上。

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

引進新材料是改善太陽能系統(tǒng)的一種方式。在太陽能電池板中，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能電池的效率。該方法被稱為氟化反應(yīng)，曾被證實可增強聚合物光伏性能，但其中原理卻少有人知曉。該項新研究則闡明了氟化反應(yīng)通過改變材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對于電池效率產(chǎn)生的積極影響。

研究團隊經(jīng)過多次實驗，選擇出光伏特性更好的有機高分子材料，并對其微觀結(jié)構(gòu)進行進一步研究。經(jīng)過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，其分子的電荷載體具有較好的流動性，使材料可以更好地進行導電。對于太陽能電池，這無疑是一個巨大的優(yōu)勢。

研究人員之一、莫斯科物理技術(shù)學院功能有機復合材料實驗室負責人和法國國家科學研究中心主任迪米特里˙伊萬諾夫教授說：“這項研究的挑戰(zhàn)在于選擇能夠提高電池效率的分子能級以及研制出能使電荷傳輸?shù)诫姌O的超分子結(jié)構(gòu)。”

原標題:高分子材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響太陽能電池效率