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        無序塑料聚合物可優(yōu)化塑料太陽能電池性能

        2013-01-26 17:16:01
        中國材料進(jìn)展 2013年8期
        關(guān)鍵詞:里奧遷移率高分子

        科學(xué)家們歷經(jīng)數(shù)年試圖讓柔性塑料太陽能電池變得與傳統(tǒng)硅制太陽能電池一樣高效。為了優(yōu)化塑料太陽能電池的性能,幾個(gè)研究小組試著研制出新的塑料材料以提高太陽能電池的電流量。他們希望通過對(duì)塑料聚合物的重新設(shè)計(jì)讓它變成像硅一樣的晶體,然而電流量并沒有因此得到提高。

        研究論文合著者阿爾貝托·塞利奧(Alberto Salleo)表示:“人們過去認(rèn)為,將塑料聚合物變得像硅一樣就會(huì)有更好的性能,但是我們發(fā)現(xiàn)它們并不天生就是結(jié)構(gòu)有序的晶體?!?/p>

        因此,他們摒棄了讓塑料聚合物效仿硅的理念,選擇遵循塑料的天性。

        在研究中,斯坦福大學(xué)研究人員將研究重心放在共軛聚合物(或高分子半導(dǎo)體)上,這個(gè)類別的材料由有塑料特性的碳原子鏈構(gòu)成,能夠吸收陽光并導(dǎo)電。

        高分子半導(dǎo)體自研發(fā)至今已有40年,被認(rèn)為是理想的超薄太陽能電池、發(fā)光二級(jí)管以及晶體管材料。與用于屋頂太陽能板的硅晶體不同,高分子半導(dǎo)體質(zhì)量較輕能夠在室溫下用噴墨打印機(jī)或其它廉價(jià)工具進(jìn)行處理加工。既然如此,為什么塑料太陽能電池未能得到廣泛應(yīng)用呢?

        薩里奧解釋說“原因之一,就是這種材料因?yàn)槠漭^差的性能而未能市場化,在太陽能電池中,電子需要在材料中快速移動(dòng),但是高分子半導(dǎo)體的電子遷移率稍低的可憐。”

        薩里奧帶領(lǐng)研究小組對(duì)近20年的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,“多年來,很多人致力于生產(chǎn)堅(jiān)硬質(zhì)地、結(jié)構(gòu)有序的聚合物,但是分子遷移率一直居低。有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室制成的無序結(jié)構(gòu)的聚合物卻有很高的分子遷移率?!?/p>

        薩里奧最終得出結(jié)論,“想要聚合物擁有更高的性能,就必須設(shè)計(jì)出尺寸小且結(jié)構(gòu)無序的晶體,把他們緊緊裹住,并與高分子鏈相連。這樣,電子在其中的移動(dòng)就像行駛在高速公路上一樣。”

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