NaturePhotonics雜志報(bào)道，加州大學(xué)洛杉磯分院HenrySamueli工程及應(yīng)用科學(xué)學(xué)院和加州大學(xué)洛杉磯分院Nanosystems學(xué)院(CNSI)的研究人員近日大幅推升了聚合物光伏電池的性能。他們使用的設(shè)備具有新的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒍鄠�(gè)吸收波段不同的光伏電池結(jié)合在一起。2011年7月該設(shè)備功率轉(zhuǎn)換效率8.62%獲得認(rèn)證，打破了世界記錄。

在將太陽能光轉(zhuǎn)化為電力方面，使用導(dǎo)電有機(jī)聚合物進(jìn)行光的吸收和轉(zhuǎn)化的光伏太陽能電池展現(xiàn)出巨大的潛力。有機(jī)聚合物可以非常低廉的價(jià)格批量生產(chǎn)，從而可以使光伏設(shè)備價(jià)格便宜、體型輕便且靈活性好。

研究人員將日本住友化學(xué)(SumitomoChemicalofJapan)生產(chǎn)的新型紅外吸收聚合物材料加入設(shè)備中，從而使該光伏設(shè)備的架構(gòu)有著廣泛的適用性，功率轉(zhuǎn)換效率跳升到10.6%。這是一項(xiàng)新的世界記錄，已經(jīng)通過了美國能源部國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)證。

通過使用吸收波段不同的電池，串聯(lián)光伏電池是一種獲得更多太陽能射線的有效方式。但是研究人員表示，只結(jié)合兩種光伏電池并不能自動(dòng)提高效率。串聯(lián)電池的材料互相之間必須兼容才能實(shí)現(xiàn)高效的光線吸收。

目前為止串聯(lián)設(shè)備的性能落后于單層光伏電池，這主要因?yàn)槿鄙俸线m的聚合物材料。加州大學(xué)洛杉磯分院工程研究人員展示了非常高效的單層和聚合物光伏電池，它們的特點(diǎn)是專為串聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的低波段差接合聚合物。波段差決定了聚合物所能吸收的太陽能光譜范圍。

研究主要參與者、加州大學(xué)洛杉磯分院材料科學(xué)和工程教授YangYang表示：“想像一臺(tái)雙層公共汽車。這個(gè)公車在一層中能夠載許多乘客，但是如果再添加一層，相同的占地面積就能載更多乘客。這就是我們對(duì)串聯(lián)聚合物光伏電池所做的改造。”

住友化學(xué)公司研究小組經(jīng)理ShujiDoi表示：“太陽能光譜非常寬，其中包含可見光也包含不可見光，紫外線和紅外線。我們非常高興住友的低波段聚合物能夠?yàn)樾�率打破世界記錄做出貢獻(xiàn)。”

加州大學(xué)洛杉磯分院工程研究員成員及論文作者之一GangLi表示：“我們對(duì)串聯(lián)光伏電池研究所花的時(shí)間比單結(jié)電池設(shè)備短得多。在如此短暫的時(shí)間里取得效率提升方面的成功真正展現(xiàn)出串聯(lián)光伏電池技術(shù)巨大的潛力。”Yang說：“所有操作均通過價(jià)格低廉的濕涂層流程完成。由于此流程與現(xiàn)有的生產(chǎn)流程兼容，因此我預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)在不久的將來就會(huì)上市。”

此項(xiàng)研究為聚合物學(xué)家指引了新的方向，從而為串聯(lián)聚合物光伏電池新材料的設(shè)計(jì)做出貢獻(xiàn)。另外，這也是邁向聚合物太陽能電池商業(yè)化的重要一步。Yang表示希望在未來幾年內(nèi)將效率提升到15%。

此項(xiàng)研究由國家科學(xué)基金、美國空軍科研處、美國海軍研究處以及美國能源部和可再生能源實(shí)驗(yàn)室共同提供支持。