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正极电极涂层特殊涂层将大大改善太阳能电池性能

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如果能够将加州沙漠上9%的太阳光有效转化成能源,就足够满足美国全部的电力需求。但是,目前太阳能电池技术成本过高,而且如果大规模的商业应用,效率还不够高。西北大学的一个研究小组已经开发了一种新的氧化镀层,能够大大提高太阳能转化效率。美国《国家科学院学报》在网上发表了一篇关于这一研究的报告,该报告主要是关于异质结有机太阳能电池中电极的有机工程。

  太阳能转化技术的突破使全球这方面的研究者和开发者更可能生产较廉价、可制造、易使用的太阳能电池。这种技术不仅能够大大降低燃烧产物——二氧化碳这一导致全球变暖的温室气体,还可以在很大程度上减少我们对化石燃料发电的依赖。研究小组成员来自各个大学和研究院。新的太阳能转化技术正逐渐成形,由类似于塑料的有机原材料制成的太阳能电池很吸引人,因为这些电池能够通过一个类似于报纸印刷的过程,廉价并迅速的印制成。

  到目前为止,最成功的塑料光电池被称为异质结电池。这种电池使用一个包含高分子半导体(一个电子施主)和(一个电子接收体)置于两电极之间的组合体,一个透明的电极(正极通常是氧化铟和锡的混合物),和一个负极,使用材料通常是铝。当阳光进入这个透明电极,照射在吸收光的聚合涂层上,电流形成成对电子并分开,分别流向正负两级。如果这一充电过程能够顺利通过并在聚合体活性涂层之间接触,这一过程是电流(光电流)通过电池产生的,并通过两个电极接收——这是一个很大的挑战。

  西北的研究人员用一种激光沉淀技术,将正极镀上一层很薄很光滑的氧化镍层。这种原料是极佳的导体,能够从照射的电池上获得电子,同样重要的是,这种原料也能够有效防止电子受到误导,流向错误电极,如果流向正极就会造成电池能量转化效率的下降。与早期的正极涂层方式相比,西北研究小组的氧化镍涂层价格低,电量均衡,不易腐蚀。在异质结电池中,西北研究小组已将电池电压提高了将近40%,能量转化效率从大约3%到4%提高到5.2%到5.6%。目前研究小组正在进一步调整正极涂层技术,以提高其获得和阻止电子的效率,并对可活动底层进行试验,将技术推展到生产规模。
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