大面積有機太陽能電池印刷技術的發展

太陽能電池技術是一種突出的清潔能源。特別是作為第三代太陽能電池的一部分的有機太陽能電池，作為城市太陽能發電的核心技術，可以印刷并應用于建筑物的外墻或玻璃窗，因此受到關注。然而，吸收陽光并將其轉化為電能的光活性區域仍然明顯小于 0.1 平方厘米。此外，當將電池面積擴大到實際能量供應水平可用 的幾平方米時，性能和再現性問題阻礙了商業化。

由韓國科學技術研究院(KIST;總裁：Seok-Jin Yoon)先進光伏研究中心的 Hae Jung Son 博士領導的一個研究小組發現了導致大面積有機太陽能電池性能下降的因素，并宣布了開發用于大面積有機太陽能電池技術開發的新型聚合物添加劑材料。

研究小組專注于有機太陽能電池中光活性層的組成形式和溶液工藝，這是有機太陽能電池制造過程的一部分。旋涂法是一種主要用于實驗室研究階段的溶液工藝，當基板高速旋轉時，溶劑迅速蒸發，形成均勻的光敏層混合物。然而，為工業用途設計的大面積連續溶液工藝導致太陽能電池性能下降，因為太陽能電池材料溶液的溶劑蒸發速度太慢。因此，會在光活性材料之間形成不希望的聚集。

研究小組開發了一種聚合物添加劑，可以通過與易于聚集的材料相互作用來防止這種現象。結果，制造了含有聚合物添加劑的三元光敏層以防止光敏層中的聚集。此外，由于可能的納米級結構控制，太陽能電池的性能提高和穩定性安全性得到了太陽能電池操作過程中光誘導溫度升高的影響。實現了 14.7% 的模塊效率，與傳統的二元系統相比，性能提高了 23.5%。即使在 85°C 的加熱環境中，1,000 小時也能保持超過 84% 的初始效率，同時證明了效率和穩定性。

KIST的Son博士表示，他們“通過提出能夠進行高質量、大面積溶液處理的太陽能電池材料的核心原理，離有機太陽能電池商業化更近了一步”，進一步表示“通過后續研究實現商業化將使環保自給自足的能源生產成為可能，易于應用于建筑外墻和汽車，也可用作移動和物聯網設備的能源。”