密歇根大學(xué)的一個研究小組開發(fā)了一種透明度為40%、效率約為10%的有機(jī)太陽能電池。

這種非富勒烯電池是為光伏窗的應(yīng)用而設(shè)想的，它是用聚合物PCE-10作為供體，和一種被稱為BT-CIC的近紅外（NIR）吸收的非富勒烯受體（NFA），以受體-供體-受體的變頻設(shè)計制造的。研究員YongxiLi說：非富勒烯受體引起非常高的效率，但含有弱鍵，在高能光子下容易解離，特別是陽光中常見的UV[紫外線]光子，他指出，這些光子影響設(shè)備的耐久性。

為了解決這個問題，研究小組需要防止紫外線光子照射到電池上，為此，他們在設(shè)備的正面放置了一個氧化鋅（ZnO）層。科學(xué)家們解釋說：氧化鋅層（大約30納米）是從氧化鋅前體溶液中旋鑄到基片上的，然后在空氣中以150攝氏度的溫度退火30分鐘。

這一層能夠?qū)⑻柲墚a(chǎn)生的電子傳導(dǎo)到電極上，從而緩解了紫外線光子的問題，但同時，它影響了設(shè)備中使用的自組裝單層的性能，因此必須添加一層名為IC-SAM的碳基材料作為緩沖。此外，在電子和空穴傳輸層界面上應(yīng)用了一層由被稱為C70的富勒烯材料制成的層。科學(xué)家們解釋說：為了防止有機(jī)/無機(jī)界面隨時間發(fā)生化學(xué)和形態(tài)變化，緩沖層入到散裝異質(zhì)體和電荷傳輸層之間，以提高接觸界面的穩(wěn)定性，他們指出，該電池還被封裝在一個充滿超高純度氮?dú)獾氖痔紫渲小?/p>

在有機(jī)材料和外部緩沖器之間添加了材料層（IC-SAM和C70）的OPV的橫截面切片的透射電子顯微鏡（TEM）圖像。

該太陽能電池在55攝氏度下以AM1.5G的輻照強(qiáng)度進(jìn)行了1900小時的測試，僅損失了6%的效率，美國小組表示，這表明該裝置在估計30年的使用壽命結(jié)束時仍可達(dá)到80%的效率。

該研究小組認(rèn)為，如果有更高的透明度，電池效率可能會提高到15%，而且通過將所用材料制備成液體，該設(shè)備可能會進(jìn)一步改進(jìn)。我們的結(jié)果表明，基于NFA的太陽能電池除了具有高效率和潛在的低制造成本外，還有可能滿足市場對高可靠性的需求，他們總結(jié)道。

對該電池和制造方法的完整描述可以在發(fā)表在《自然通訊》上的論文《具有超過30年內(nèi)在操作壽命的非富勒烯受體有機(jī)光伏》中找到。

這種透明的有機(jī)太陽能電池最初在2017年亮相，當(dāng)時研究小組表示，所使用的材料需要適應(yīng)紫外線和近紅外的波長，這些波長在設(shè)備中被處理成電力。高度透明的太陽能電池代表了新的太陽能應(yīng)用的未來浪潮，研究員RichardLunt當(dāng)時說。我們分析了它們的潛力，并表明通過只收集看不見的光，這些設(shè)備可以提供與屋頂太陽能類似的發(fā)電潛力，同時提供額外的功能，以提高建筑物、汽車和移動電子設(shè)備的效率。

該小組估計，美國有多達(dá)70億平方米的玻璃表面可以被這種材料覆蓋，有可能為美國提供40%的能源需求。