更少的空間、不斷縮小的屋頂面積和不斷增長(cháng)的能耗正在推動(dòng)太陽(yáng)能領(lǐng)域的迭代創(chuàng )新，有機太陽(yáng)電池(OSCs)就是其中之一。

這是薄膜太陽(yáng)電池的一種先進(jìn)創(chuàng )新形式。在有機太陽(yáng)電池中，塑料板被用來(lái)代替后座，光伏材料與其他可彎曲基材被一起印在上面。這就是它們比硅太陽(yáng)電池要輕得多的原因。

有機太陽(yáng)電池的可用性、靈活性和重量輕受到廣泛關(guān)注。然而，這種電池的一個(gè)主要缺點(diǎn)是效率較低，過(guò)去這些年幾乎沒(méi)有超過(guò)10%。

伴隨著(zhù)規?；a(chǎn)，再加上這些有機太陽(yáng)電池的多功能性提供了新的開(kāi)發(fā)途徑，這種情況在發(fā)生改變。如非富勒烯受體(NFA)的快速發(fā)展，小面積單結OSC的功率轉換效率(PCE)已超過(guò)18%(器件面積約0.1cm²）。

如此，這樣一種可以大規模生產(chǎn)的、薄而靈活的硅基太陽(yáng)電池替代品有望使可再生能源在更多領(lǐng)域得以應用，如為室內智能設備供電等。除了在室內的效率外，有機太陽(yáng)能電池更易與室內家具融合。它們也不含鉛和其他對環(huán)境有害的化合物。

傳統的太陽(yáng)電池是由硅制成的，不能在室內使用。但是，這些有機電池的發(fā)電效率在室內使用時(shí)不會(huì )下降。

有機太陽(yáng)電池，從邊緣到前沿

2010年，美國佐治亞州理工學(xué)院的研究機構在提高光電設備性能方面展開(kāi)了不同一般的研究。研究表明，使用壓電材料可以提升光電設備的性能，即像太陽(yáng)電池一樣工作。

在這種背景下，日本立命館大學(xué)的一個(gè)研究小組發(fā)明了一種薄膜柔性壓電——光伏裝置。這些太陽(yáng)能光伏電池可以將給予室內光線(xiàn)的LED和緊湊型熒光燈的光線(xiàn)轉換為電能。

這一裝置薄如紙，長(cháng)度僅為10毫米，通過(guò)ZnMgO薄層分層形成。ZnMgO和硒(Se)是用于這些薄膜的主要原材料，這也是這些PET塑料薄膜具有靈活性的原因。這種薄膜的主要優(yōu)點(diǎn)是，它可以很容易的吸收室內環(huán)境光線(xiàn)。由于薄而靈活，這些設備所需的空間較小，可以以各種形式使用。

組件大規模生產(chǎn)指日可待

一家德國初創(chuàng )公司Heliatek計劃最快在今年開(kāi)始大規模生產(chǎn)有機太陽(yáng)光伏電池。日本公司理光計劃從2023財年開(kāi)始小規模生產(chǎn)這類(lèi)電池。

業(yè)內人士稱(chēng)，每平方米的有機電池重量不足2kg，明年將降至不足1kg。

有機太陽(yáng)光伏電池先驅、瑞典的Epishine公司預計將在今年12月向市場(chǎng)推出公司的組件。它們的轉換效率為13%，壽命約為10年。這家初創(chuàng )公司表示，這些組件可用于溫度和濕度控制、讀卡器和火災警報器。

日本電子企業(yè)預計會(huì )在下一個(gè)財年產(chǎn)生100平方米的有機太陽(yáng)電池，這足以為約50000個(gè)微小的智能器具供電。

法國企業(yè)Dracula Technologies正在研究不依賴(lài)昂貴的稀土金屬的薄膜狀有機太陽(yáng)電池。至2024年，公司預計將開(kāi)始大規模生產(chǎn)。Dracula Technologies在2020年從個(gè)人投資者那里籌集了240萬(wàn)歐元啟動(dòng)資金。電池的外部轉換效率可以達到13%，壽命可以達到10年。

在中國，今年5月，《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)以“Fluid Mechanics Inspired Sequential Blade-Coating for High-Performance Large-Area Organic Solar Modules”為題，在線(xiàn)報道了蘇州大學(xué)李永舫院士團隊的李耀文教授在活性層流體力學(xué)調控助力高效大面積有機太陽(yáng)能組件方面取得的重要進(jìn)展(Adv.Funct.Mater.,2022,DOI: 10.1002/adfm.202202011)。

     （a）基于RS-LBL策略的大面積OSC組件示意圖；（b）相應OSC組件的J-V曲線(xiàn)；（c）在10×10 cm2的基板上，刮涂制備的有效面積為36cm2的組件照片；（d）已報道有效面積超過(guò)30cm。

      據介紹，本體異質(zhì)結(BHJ)有機太陽(yáng)電池因可溶液加工、質(zhì)輕和本征柔性等優(yōu)點(diǎn)引起了科研人員的廣泛關(guān)注及研究后，取得了快速發(fā)展，目前光電轉換效率已突破19%。

      繼BIPV之后，這一太陽(yáng)能行業(yè)的突破有可能成為這個(gè)時(shí)代的一場(chǎng)革命，消費者現在有了更多的太陽(yáng)能替代品，而不僅僅是標準太陽(yáng)能組件。

      從2021年到2035年，全球有機太陽(yáng)電池市場(chǎng)預計將增長(cháng)五倍，超過(guò)5億美元。有機太陽(yáng)電池的發(fā)展潛力可觀(guān)，這給企業(yè)帶來(lái)了很大希望。 

（文章來(lái)源：PV-Tech）