全有机太阳能电池光电转化效率创新高

日本金泽大学与加拿大女王大学等机构联合研制出一种全有机太阳能电池，其光电转化效率达8.7%，较此前纪录提升逾一倍。这项发表于最新一期《先进功能材料》的研究，为环保型太阳能电池的实用化铺平了道路。

传统硅基太阳能电池虽光电转化效率可观，但其含有的有害物质给环境带来沉重负担。而钙钛矿太阳能电池也因铅化合物等问题令人忧心。相比之下，全有机太阳能电池完全由碳基材料构成，废弃后可像普通塑料般安全处理，可大幅降低环境成本。

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本研究和先前报告描述的全有机太阳能电池光电转化效率对比图

然而，这类电池此前始终难破效率困局，其光电转化效率仅为4%，远低于硅基（27%）和钙钛矿（26%）太阳能电池。造成这一现状的主要有两大技术瓶颈：一是高导电有机电极制备需强酸、强碱或高温退火，易损伤有机基板薄膜和有机半导体层；二是多层堆叠时溶液工艺会破坏下层结构。

为攻克这些难题，团队创新性地采用“温和工艺”破局。首先，他们开发出基于导电聚合物PEDOT:PSS的透明电极，这种电极能在80℃的温度下制备，且无需酸或碱。其次，他们首创碳纳米管电极层压技术，在太阳能电池阻挡膜上分别形成电极，然后将其附着到器件上，避免在电极制造过程中损坏下层有机膜。这套组合拳使全有机太阳能电池的光电转化效率飙升至8.7%，向高性能全有机太阳能电池的实用化之路迈出了关键一步。

未来，全有机太阳能电池有望在农田和可穿戴设备等环境敏感领域大显身手，其独有的轻质和柔性特征也使其能在传统太阳能电池板“鞭长莫及”的地方发力。团队计划继续提高有机电极的导电性，以进一步提高此类电池的性能。