什么是有机光伏电池?

图片来源:美国空军

太阳能电池通常由硅树脂制成，因为这种材料将光转化为电能的效率最高，典型的效率基准约为22%。有机光伏电池(OPV)是由碳基替代品制成的，生产成本比硅基电池低得多，灵活性也比硅基电池高得多。它们由一种光敏材料组成，可以转化为“墨水”，并使用传统打印机打印到聚合物上。

然而，它们并没有被主流采用，主要是因为它们的效率远远低于硅基电池——通常将光转化为电能的效率还不到硅基电池的一半。

然而，今年4月发布的一项新研究表明，研究人员已经设计出了新型opv，其转换速度接近有机硅太阳能电池，目前达到了15%的最高效率;研究人员称，高达25%的可能性是存在的。

与以前的OPV电池相比，高效电池依赖于“串联电池”结构，其中两个器件被构建在一个单一结构中。

“我们有两层活性材料，每一层都能吸收不同波长的光，”该研究的作者之一、来自天津南开大学的陈永胜博士告诉BBC新闻。“这意味着你可以更有效地利用波长更宽的阳光，这可以产生更多的电流。”

为什么这一点如此重要?这里有两个原因:

低成本电

这些OPV电池具有显著降低发电成本的潜力。BBC新闻称，OPV电池的效率评级为15%，寿命为20年，每千瓦时的发电成本不到7美分，而目前所有电力来源的平均成本为10.5美分。

更灵活的应用程序

与刚性硅树脂电池不同，opv可以直接打印在其他材料上，开辟了一个潜在的应用领域。例如，它们可以直接缝在衣服上，与电源连接的设备相连。它们还可以安装在重量较轻的屋顶材料上，而这些材料无法容纳较重的硅电池，从而促进了发展中国家太阳能电力的使用。它们的小体积和灵活性也意味着它们可以直接用于小型电子产品，如便携式手机充电器和智能手表。

虽然OPV电池在不久的将来不太可能比硅胶太阳能电池获得更多的市场份额，但它们对太阳能发电行业的未来有着巨大的潜力。OPV中使用的碳基材料价格实惠，可以很容易地打印生产电池，这使得制造过程比硅胶电池更便宜、更容易。这意味着发展中地区将能够利用太阳能发电来增加作物产量，改善获得医疗保健技术的机会，并通过制造业促进经济发展，以及其他许多使用情况。

高效的OPV细胞还没有完全做好大规模生产的准备:该研究的研究员陈博士估计，它们将在五年或更短的时间内商业化。当那个时刻到来时，OPV电池可能会通过降低成本和改善全球可及性来彻底改变太阳能产业。