由电子供体及夹在两个电极之间的电子接收器相互贯穿形成的散装异质结(BHJ)太阳能电池是所有聚合物光电池中{zg}效的，并可采用卷到卷的工序进行大规模生产。但是，往往无法同时达成高效率且低成本地大规模生产。

University of Michigan的Hui Joon Park及其同事现已开发出一种，使得便宜高效的聚合物太阳能电池成为可能。

聚合物太阳能电池的工作原理如下：射入的光子将电子撞出聚合物供体外，留下成对的自由电子及电子空穴，这是一个带正电且缺电子的空穴。这个电子空穴对扩散到供体-受体接口后分离，电子通过受体扩散到阴极，电子空穴通过供体扩散到阳极，然后共同产生电流。

电子及电子空穴成对及单个扩散的过程缓慢，这意味着BHJ太阳能电池要达到高效率必须具备以下两点：电池中使用的供体与受体之间接触表面积较大；便于电子及电子空穴通过供体及受体聚合物到达电极的良好途径。

Park等人的新技术采用压力及热处理来实现上述两点。他们的方法包括四个主要步骤：首先，将供体及受体聚合物的混合液体放置在阳极基板上；其次，使用覆盖有透气性薄膜的机械轧辊施加压力，在此期间，聚合物混合物通过蒸发变干；第三，对聚合物混合物进行热处理；{zh1}，阴极沉积于顶部。

这一技术的关键在于第二个步骤中的压力。在以前的方法中，缺少表面压力导致供体及受体聚合物的垂直分离，并进而导致供体-受体接触面积变小以及低太阳能电池效率。通过施加压力到顶部表面可增大接触表面积并由此提高效率。这样能统一垂直分布供体及受体材料，以及相互贯穿的纳米域。压力还有一个附加效果，即导致的远离压力表面的剪切流使供体聚合物链排成一列，产生能使空穴达到阳极的通道。然而，和供体聚合物链不同的是，受体聚合物并没有通过施压而很好地组织，这也正是进行热处理的地方，使得受体聚合物结晶并产生能使电子到达阴极的通道，这样却又抑制了效率。

Park及其团队的测试证实了这些结论。他们在测试中将他们研制的太阳能电池与其他电池进行了比较。他们发现这些电池的电子及空穴的迁移性高于其他电池的迁移性，而且整体功率转换效率达3.5%。这些结论以及简便的制作方法意味着便宜高效的聚合物太阳能电池即将面世！

Park et al., Adv. Mater. 2010?; DOI:?

关联文章

没有相关的职位。