超薄有機太陽能電池高效耐用

RIKEN的科學家與國際合作伙伴合作，成功制造出既高效又耐用的超薄有機太陽能電池。他們使用簡單的后退火工藝，創建了一種柔性有機電池，該電池在大氣條件下經過3,000個小時后降解不到5%，同時具有13%的能量轉化率(太陽能電池性能的關鍵指標)。

有機光伏材料被認為是基于硅的常規薄膜的有前途的替代品，它對環境更加友好且生產成本低廉。超薄柔性太陽能電池特別吸引人，因為它們可以提供每單位重量的大功率，并且可以用于各種有用的應用中，例如為可穿戴電子設備供電以及在軟機器人中用作傳感器和致動器。但是，超薄有機薄膜往往相對有效，通常具有能量轉換率大約為10%到12%，大大低于硅電池的比例(高達25%)或剛性有機電池的比例(高達17%)。在太陽光，熱和氧氣的影響下，超薄膜也傾向于迅速降解。研究人員正在嘗試制造既節能又耐用的超薄薄膜，但這通常是一個艱難的權衡。

在發表于《美國國家科學院院刊》上的研究中，該小組成功地證明了超薄電池既耐用又高效。該小組開始使用由Toray Industries，Inc.開發的用于施主層的半導體聚合物，并嘗試了使用非富勒烯受體提高熱穩定性的新想法。最重要的是，他們嘗試了一種簡單的后退火工藝，該工藝是在90度的初始退火后將材料加熱到150攝氏度。通過在各層之間建立穩定的界面，此步驟對于提高設備的耐用性至關重要。

該研究的作者之一，福田健次郎說：“通過結合新的發電層和簡單的后退火處理，我們在超薄有機太陽能電池中實現了高能量轉換效率和長期存儲穩定性我們的研究表明，超薄有機太陽能電池可以長期穩定地提供高功率，即使在高溫和高濕等惡劣條件下也可以使用，我非常希望這項研究 將有助于開發長期穩定的電源設備，該設備可用于可穿戴電子設備，例如衣服上的傳感器。”