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近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員侯劍輝課題組制備出高效率疊層有機(jī)光伏電池，其光伏效率超過20%。該結(jié)果得到了中國計(jì)量院驗(yàn)證，使有機(jī)光伏電池首次跨入20%的光伏效率新階段。
作為一種具有重要應(yīng)用潛力的新型光伏技術(shù)，有機(jī)光伏電池具有低成本、易于大面積制備的特點(diǎn)，提升有機(jī)光伏電池的光電能量轉(zhuǎn)化效率對(duì)于推動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展具有重要意義。由于可更加高效地利用太陽光，具有串聯(lián)疊層構(gòu)型的有機(jī)太陽能電池在實(shí)現(xiàn)高光伏效率方面優(yōu)勢(shì)明顯。在疊層有機(jī)光伏電池中，用于連接前、后子電池的隧道結(jié)同時(shí)承擔(dān)了透光、電荷收集、阻擋溶劑等功能，對(duì)于疊層光伏電池的光伏效率具有至關(guān)重要的影響。因此，構(gòu)建高性能的隧道結(jié)是有機(jī)光伏電池方向的挑戰(zhàn)之一。
為解決上述問題，研究團(tuán)隊(duì)通過發(fā)展新型隧道結(jié)結(jié)構(gòu)，制備了一系列高效率疊層有機(jī)光伏電池。他們通過在隧道結(jié)中加入超薄金屬銀，基本消除了隧道結(jié)內(nèi)的非歐姆接觸。此后，該團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究并優(yōu)化了隧道結(jié)、活性層組成對(duì)子電池光場(chǎng)分布的影響，制備出接近20%光伏效率的疊層有機(jī)太陽能電池。
最近，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在電子束蒸發(fā)二氧化鈦的過程中，金紅石相的二氧化鈦可轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)薄膜，該薄膜不僅均勻致密，而且具有較好的耐酸性。進(jìn)一步，他們通過精確控制補(bǔ)氧速率，有效調(diào)節(jié)了沉積物的化學(xué)組成、電子能級(jí)、相對(duì)介電常數(shù)和摻雜密度。在最佳條件下，基于隧道結(jié)的疊層有機(jī)太陽能電池的光伏效率超過了20%。
