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(資料圖)

伴隨著地球承載壓力的越來越大，能源危機日益凸顯，而開發(fā)新型可再生能源和提高能源利用率也就成為了生產與發(fā)展的當務之急。于是，作為不竭之能源，太陽能便備受全球研究人員的關注，對于有機太陽能電池的研發(fā)勢在必行。

所謂有機太陽能電池，顧名思義，就是由有機材料構成核心部分的太陽能電池；主要是以具有光敏性質的有機物作為半導體的材料，以光伏效應而產生電壓形成電流,實現(xiàn)太陽能發(fā)電的效果。其中，對于半導體材料的選擇，通常是顏色越透明、導電性能越好，越優(yōu)良。但是，很少有材料能將這兩者進行完善結合，直到科學家們發(fā)現(xiàn)納米二氧化錫SnO2。

二氧化錫兼具透明和導電性

基于半導體越透明，透過的光就越多這一點原理，二氧化錫被應用于太陽能電池是再合適不過的。研究人員將二氧化錫制作成薄膜后發(fā)現(xiàn)，這種薄膜可透過的波段包括可見光和近紅外光（太陽能能量的主要集中區(qū)域），這對于光伏太陽能電池板的轉換率有很大的益處，大大提升了太陽能電池板的功率。

同時，遷移率則是衡量半導體性能好壞的重要指標。SnO2薄膜中的電子遷移率非常高，這也是SnO2能夠兼?zhèn)鋵щ姾屯该鞯奶匦?，成為一種絕佳半導體材料的根本原因；更是因此被廣泛應用于氣敏傳感器、透明導電薄膜、太陽能電池、催化劑等領域。

有機太陽能電池的效率新突破

有機太陽能電池非常薄，可以彎曲，并且易于制造。其中，聚合物和小分子將光轉化為在電極處收集的電荷，電池則由不同層的薄膜制成——每一層都有自己的特性——堆疊在基板上；而最重要的是將光轉化為電荷并將電子與空穴分離的光敏層，以及選擇性地將電子引向電極的傳輸和阻擋層。

相較于傳統(tǒng)的硅基光伏電池，有機太陽能電池的效率相對要低很多。但是，經(jīng)過不斷地探索研究，荷蘭格羅寧根大學的應用物理學家制造出了一種效率超過17%的有機太陽能電池，是目前此類電池效率的最高水平。通常在大多數(shù)有機太陽能電池中，電子傳輸層是由位于活性層下方的氧化鋅制成的。而今，研究人員在試驗了使用氧化錫作為傳輸層的想法后表示，氧化鋅比氧化錫更具光活性，而氧化錫則會帶來更高的器件穩(wěn)定性。

“我們使用了原子層沉積，因為這種技術方法可以生長出質量卓越的層?！备窳_寧根大學澤尼克高級材料研究所光物理和光電子組的博士生Garcia Romero說，“我們實現(xiàn)了17.26%的效率，刷新了歷史紀錄。而且，作為太陽能電池質量的重要參數(shù)，其填充因子高達79%，與此類結構的記錄值一致?！毖芯咳藛T還表示，可以通過改變材料沉積的溫度來調整氧化錫層的光學和結構特性。例如，在140攝氏度下沉積的傳輸層的電池中達到了最大的功率轉換。同樣的結果在兩種不同的有源層上得到了證明，這意味著氧化錫以一種通用的方式提高了效率。