东丽高分子有机太阳能电池转换效率达10.6%

野泽哲生 来源:日经能源环境网 编辑:admin 东丽高分子有机太阳能电池转换效率
日本东丽公司于9月20日宣布,其生产的“聚合物有机薄膜太阳能电池”转换效率达到了全世界最高水平的10.6%。当天,该公司在“第74届应用物理学会秋季学术演讲会”(9月16日~20日)上公开了该电池的详细情况。 据东丽介绍,该太阳能电池在电子

 

  日本东丽公司于9月20日宣布,其生产的“聚合物有机薄膜太阳能电池”转换效率达到了全世界最高水平的10.6%。当天,该公司在“第74届应用物理学会秋季学术演讲会”(9月16日~20日)上公开了该电池的详细情况。

  据东丽介绍,该太阳能电池在电子供体(相当于无机半导体的p型半导体)方面使用了自主开发的噻吩类高分子材料“Polymer-1”。另外,还使用C70衍生物“PCBM70”作为电子受体(相当于n型半导体)。Polymer-1的HOMO(最高占用分子轨道)能级为-5.1eV,带隙为1.58eV。载流子迁移率约为1.0×10-2cm2/Vs,高于原来使用的电池供体材料。不过,“由于专利的关系”,东丽并未公布Polymer-1的详细化学结构。

  东丽使用Polymer-1试制了元件面积为4平方毫米、活性层膜为130纳米的有机薄膜太阳能电池,显示转换效率达到了9.4%。

  东丽为了获得更高的光吸收率,还以相同的材料和相同的元件面积试制了活性层膜厚度为300纳米的有机薄膜太阳能电池。结果发现,较短波长的光吸收率提高,转换效率上升到了10.6%。此时的短路电流密度为21.7mA/cm2,开路电压为0.762V,填充因子(Fill Factor,FF)为0.641。

  拥有300纳米厚度活性层膜的有机太阳能电池以前几乎没有过。这是因为,加厚有机材料的活性层膜后,一般很难从电极分别高效提取受光激发产生的电子和空穴。东丽称,此次是“由于Polymer-1为高分子,而且作为高分子其载流子迁移率也很高,因此容易形成载流子移动至电极的路径,可以增加膜的厚度”。另外东丽还表示,凭借这一点,除了可实现高效率之外,还有望实现不易发生由元件电极间的短路造成的泄漏,从而提高耐久性。

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