制造有机太阳能电池的智能新方法

使用廉价材料和简单制造方法的能力是印刷有机太阳能电池的两大优势。林雪平大学教授OlleInganäs是一个研究小组的负责人，该小组现在开发了一种更简单的制造太阳能电池组件的方法。结果发表在科学期刊npj Flexible Electronics上。

有机太阳能电池的能效接近传统硅太阳能电池的能效，但它们不一定必须在同一市场上竞争。

“有机太阳能电池可以在很多环境中使用，尤其是那些有用的特性：它们可以是半透明的，柔软的，柔韧的，可以用不同的颜色获得，而且它们制造起来很便宜，”OlleInganäs说。林雪平大学生物分子和有机电子学教授。

他和他的研究小组一起开发了一种改进的方法来制造这些薄而柔韧的太阳能电池。

在如图所示的半透明太阳能电池组件中，使用具有聚合物PEDOT：PSS(通常用于有机电子器件)的两种变体的电极，其中一种用作阳极而另一种用作阳极。在太阳能电池组件上出现的条纹是阴极型或阳极型材料的线。吸收光并产生电子的有源层位于这些电极之间。各个太阳能电池在模块中串联连接。

当电极和有源层作为薄膜印刷在彼此之上时，一层中的缺陷将作为下一层要印刷的攻击点。这些缺陷相互加强并导致顶部和底部之间的短路。到目前为止，通过使电流通过电池已经解决了这个问题。

“每个单独电池的缺陷必须烧掉。这不仅耗时，而且不容易进入所有电池，这意味着故障单元的废品率非常高，”OlleIngganäs解释说。

研究人员现已成功测试了一种方法，即使用活性聚合物材料代替胶水。在整个单元层压在一起之前，两个塑料薄膜，一个带有阳极，另一个带有阴极，被活性材料覆盖。由于仅印刷两层，因此缺陷的数量较少，并且在层压期间两个缺陷彼此正好相对的可能性可忽略不计。

“它确实没有发生。但我们确实发现，当我们将两层层压在一起以提供一个灵活而坚固的模块时，太阳能电池在从一侧照射而不是从另一侧照射时会产生更多电流。当然，我们希望无论太阳升起还是落山，电池都能产生相同的电流，“他指出。

研究人员已经证明，这是造成麻烦的水分。在电子到达电极之前捕获电子的材料中形成小电子陷阱。该问题可以通过制造阳极和阴极薄膜，然后在活性聚合物与保护气氛中快速层压在一起来解决。薄膜暴露于水分的时间越短越好。

“我们已经证明，这种层压方法适用于许多不同的聚合物组合，并且能效与传统制造方法一样高，”OlleInganäs说。

由位于林雪平大学的OlleInganäs及其团队开发的太阳能电池组件正由分拆公司Epishine开发和制造，该公司选择瞄准室内电池市场。然后太阳能电池吸收室内照明并产生足够的电流来供电，例如，当其主人不在家时记录狗的传感器，或测量室内湿度或温度的传感器。室内照明的光谱和强度与日照不同，因此使用条件更简单，效率更高。