在塑料太陽能電池的生產(chǎn)過程中增加額外的溶劑，為什么就能使其轉(zhuǎn)換效率提高2或3倍？針對這個問題，荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)(TU/e)的研究人員們?nèi)缃褚呀?jīng)找到答案了。
額外的溶劑所扮演的角色，就像混合在面團(tuán)中的發(fā)酵粉。過去十年來，增添溶劑如何作業(yè)的原理一直并不明朗，如今TU/e的研究人員們在最近一期的《自然通訊》(Nature Communications)中解釋了這一機制，并為塑料太陽能電池的發(fā)展開啟了一個新方向。

塑料太陽能電池或有機太陽能電池使用了聚合物，以取代一般所使用的矽晶，將能量轉(zhuǎn)換成電能。利用塑料作為基本材料降低了這些太陽能電池的成本和重量，并使其具有彈性。但是所產(chǎn)生的電池效率約10%，仍然低于商用矽晶太陽能電池所能達(dá)到約15至20%的效率。

大約在十年前，研究人員偶然發(fā)現(xiàn)，在塑料太陽能電池的生產(chǎn)過程中增加額外的溶劑(共溶劑)，能夠使其轉(zhuǎn)換效率提高2至3倍。TU/e教授Ren Janssen解釋，這些共溶劑如今已用于各種塑料太陽能電池了，但一直沒有人真的知道為什么它能帶來這么好的轉(zhuǎn)換效率。

據(jù)了解這跟太陽能電池的形態(tài)有關(guān)——即電池中隨著陽光作用而移動的電子之間兩種混合塑料元件的實際結(jié)構(gòu)。兩種有機材料的組成都會在生產(chǎn)過程中溶解，其后則蒸發(fā)并且變硬。而這種神秘的共溶劑通常必須在蒸發(fā)前加進(jìn)溶劑中。

由Ren Janssen為主導(dǎo)的TU/e研究人員們利用一種光學(xué)技術(shù)組合，找到了確切的答案。如果未添加共溶劑，在塑料混合物硬化過程中將會形成較大液滴。這些液滴并不利于電子傳輸，從而影響太陽能電池的效率。在溶液中添加越多的共溶劑，形成的氣泡越小直到完全消失。

研究人員還發(fā)現(xiàn)其成因。在硬化過程中會出現(xiàn)兩種效果，Janssen解釋：一是溶液蒸發(fā)，以及聚合物呈現(xiàn)折疊的結(jié)構(gòu)。我們看到共溶劑可以在更早的階段開始讓這種折疊過程出現(xiàn)，這意味著終于不會再形成氣泡了。共溶劑便是以這種方式扮演像發(fā)酵粉一般的角色，改善了混合物的結(jié)構(gòu)，從而有助于提高太陽能電池的效率。

圖中顯示在塑料太陽能電池生產(chǎn)過程中，共溶劑對于兩種塑料元件(聚合物和富勒烯分子)溶液的影響。具有共溶劑液滴的富勒烯分子使太陽能電池的效率受限；而添加共溶劑的聚合物分子更快形成摺疊結(jié)構(gòu)，避免了氣泡形成。
（來源：Source: TU Eindhoven / Hans van Franeker）

編譯：Susan Hong

(參考原文：'baking powder' effect to boost solar cell efficiencies?，by Paul Buckley)