高效耐用太陽能電池成功研發
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香港理工大學的研究團隊
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?新研發的太陽能電池微型模型即使被樹葉等遮擋，仍能穩定運作。
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?研究團隊已製造出不同
尺寸的太陽能電池模組
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| 高效耐用太陽能電池成功研發 太陽能板被樹木、雲層、飛鳥或建築物遮擋，是日常環境中極常見的情況。但對於薄膜太陽能技術而言，這些遮擋卻可能造成嚴重問題，被遮擋的部分會出現反向偏壓（負電壓），輕則降低發電效率，重則有機會損壞太陽能電池的組件。中國香港理工大學的研究團隊日前成功研發新一代鈣鈦礦有機疊層太陽能電池，不但發電效率高，更能有效抵抗負電壓帶來的損害。該電池中的疊層裝置即使承受極端反向偏壓，仍能維持百分之九十以上的初始效率，表現遠超現有所有薄膜太陽能技術，為薄膜太陽能技術走向實際應用邁出關鍵一步。 研究人員指出，薄膜太陽能技術如碲化鎘、銅銦鎵硒、鈣鈦礦和有機太陽能電池等，具備輕巧、柔韌及低成本等獨特優勢。但這類材料有一個共同的缺陷：由於其“電子——離子混合導電”的特性，一旦太陽能電池被局部遮擋而產生負電壓，供電性能就難以保持穩定，甚至導致元件受損。因此，能否抵抗反向偏壓，是薄膜太陽能技術是否耐用、長期穩定運作的關鍵。 近年來，有機太陽能電池在大效率和耐久度上都有了較大的進步，但科學界對它在反向偏壓下的實際表現，以及電荷在體異質結（即電池內部由兩種材料混合而成的發電活性層）如何傳輸，至今仍未完全掌握。為此，研究團隊通過抑制“供體—受體混合區”，即電池發電核心中，負責放出和接收電荷的兩種材料混合的區域，其內部孤立的受體簇，研發出了高效能的有機太陽能電池，其不可逆擊穿電壓超過負三十五伏特。換言之，只要負電壓不超過負三十五伏特，電池都不會被永久破壞，抗損能力大幅提升，為有機太陽能電池的效率和穩定性建立新標準。 研究顯示，通過抑制n-i-p型無機鈣鈦礦有機疊層太陽能電池的“反向隧穿”（即太陽能電池被遮擋時，電流反向流動、產生負電壓並損害電池的現象），有機太陽能電池成功保護鈣鈦礦層。即使承受負四十伏特的極端反向偏壓，疊層裝置仍能維持百分之九十以上的初始效率。此外，這些疊層太陽能電池在負二十伏特下持續運作十二小時後，仍保留百分之九十初始效率，在負四點五伏特下持續運作二千小時後，保留高達百分之九十七的初始效率，具有良好的穩定性。該研究揭示了體異質結有機太陽能電池中的反向電荷傳輸機制，並解決鈣鈦礦太陽能電池的反向偏壓不穩定問題，為發展穩定耐用的鈣鈦礦有機疊層太陽能電池提供關鍵指引。n-i-p型鈣鈦礦有機疊層太陽能電池的能量轉換效率更進一步提升至百分之二十六以上，展現出優異的反向偏壓穩定性。 小米
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