什么是有机光伏电池?

来源:美国空军

太阳能电池通常由硅树脂制成，因为这种材料是将光转化为电能的效率最高的材料，典型的效率基准约为22%。有机光伏电池(OPV)是由碳基替代品制成的，生产成本远低于硅基电池，而且比硅基电池更具灵活性。它们由一种光敏材料组成，这种材料可以变成“墨水”，用传统打印机打印到聚合物上。

然而，它们并没有被主流应用，主要是因为它们的效率远不如硅基电池——通常光能转换成电能的效率还不到硅基电池的一半。

然而，今年4月发布的一项新研究表明，研究人员已经设计出了新型opv，其转换速率接近硅胶太阳能电池，目前达到了15%的最高效率;研究人员称，这一比例可能高达25%。

与之前的OPV电池相比，高效电池依赖于“串联电池”结构，其中两个器件在单个结构中组装在一起。

“我们有两层活性物质，每层都能吸收不同波长的光，”论文作者之一、来自中国天津南开大学的陈永胜博士告诉BBC新闻。“这意味着你可以更有效地利用波长更宽的阳光，从而产生更大的电流。”

为什么这一点如此重要?这里有两个原因:

低成本电力

这些OPV电池有潜力显著降低发电成本。BBC新闻称，OPV电池的效率等级为15%，使用寿命为20年，每千瓦时的发电成本不到7美分，而目前所有电力来源的平均成本为每千瓦时10.5美分。

更灵活的应用

与刚性硅胶电池不同，opv可以直接打印在其他材料上，开辟了一个潜在的应用世界。例如，它们可以直接缝在衣服上，为连接的设备供电。它们还可以附着在轻质屋顶材料上，而这些材料无法容纳较重的硅电池，从而促进了发展中国家太阳能电力的使用。它们的小尺寸和灵活性也意味着它们可以直接用于小型电子产品，如便携式手机充电器和智能手表。

虽然在不久的将来，OPV电池不太可能比硅树脂太阳能电池获得更多的市场份额，但它们在未来的太阳能发电行业中具有巨大的潜力。OPV中使用的碳基材料价格低廉，可以很容易地打印出来生产电池，这使得制造过程比硅胶电池更便宜、更容易。这意味着发展中地区将能够利用太阳能发电来增加作物产量，改善医疗保健技术的获取，并通过制造业促进经济发展等许多其他用途。

高效口服脊髓灰质炎细胞还没有完全做好大规模生产的准备:该研究的研究员陈博士估计，它们将在五年或更短的时间内投入商用。到那时，OPV电池可能会通过降低成本和改善全球范围内的可及性来彻底改变太阳能行业。