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日本如何获得有机薄膜太阳能电池9.26%转换效率?(上)

—— 目前仍存在如何提高转换效率和耐久性的课题,但转换效率已接近10%

导读: 有机薄膜太阳能电池因无需真空工序而有望降低成本,这一点备受业界期待。虽然目前仍存在如何提高转换效率和耐久性的课题,但转换效率已接近10%。为了达到实用水平,风险企业等的开发也日趋活跃。在有机薄膜太阳能电池的转换效率方面...

  有机薄膜太阳能电池因无需真空工序而有望降低成本,这一点备受业界期待。虽然目前仍存在如何提高转换效率和耐久性的课题,但转换效率已接近10%。为了达到实用水平,风险企业等的开发也日趋活跃。在有机薄膜太阳能电池的转换效率方面,三菱化学创下了9.26%的全球最高数值。在本文中,该公司的业务负责人将介绍有机薄膜太阳能电池的工作机制及技术开发动向。

  有机薄膜太阳能电池具有重量轻、产品柔软、设计自由度高的特点。有望为太阳能电池开辟出新的应用领域,今后的发展备受期待。风险企业及太阳能电池厂商的开发活动也日趋活跃。

  实用化方面的课题是如何来提高转换效率和耐久性。其中,在转换效率方面,三菱化学已于2011年3月达到9.26%,向实现两位数转换效率迈进了一步。

  下面将介绍有机薄膜太阳能电池的工作机制、开发动向及企业动向,同时还对实现9.26%转换效率的涂布转换技术做部分介绍。

  激子的生成和分解

  有机薄膜太阳能电池采用在透明电极与Al电极之间夹入p型半导体、p-n混合层(i层)及n型半导体的构造(图1)。电极与半导体材料之间设置有可选择性透过电子及空穴的缓冲层。

  

  图1:在p型半导体与n型半导体之间加入p-n混合层(点击放大)

  有机薄膜太阳能电池主要由p型半导体、p-n混合层及n型半导体构成(a)。在柔性基板上形成的话,可提高形状的自由度(b)。

  有机薄膜太阳能电池的工作原理大致如下(图2)。①由施主(p型)或受主(n型)的有机分子吸收光生成激子。②激子扩散,向施主与受主的界面移动。③激子在界面分解,由此引起电子与空穴的电荷分离,电子和空穴由电极向外部电路输出。

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