密歇根大學(xué)的一個(gè)研究小組開發(fā)了一種透明度為40%、效率約為10%的有機(jī)太陽(yáng)能電池。

這種非富勒烯電池是為光伏窗的應(yīng)用而設(shè)想的，它是用聚合物PCE-10作為供體，和一種被稱為BT-CIC的近紅外（NIR）吸收的非富勒烯受體（NFA），以受體-供體-受體的變頻設(shè)計(jì)制造的。研究員YongxiLi說(shuō)："非富勒烯受體引起非常高的效率，但含有弱鍵，在高能光子下容易解離，特別是陽(yáng)光中常見的UV[紫外線]光子，"他指出，這些光子影響設(shè)備的耐久性。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究小組需要防止紫外線光子照射到電池上，為此，他們?cè)谠O(shè)備的正面放置了一個(gè)氧化鋅（ZnO）層。"科學(xué)家們解釋說(shuō)："氧化鋅層（大約30納米）是從氧化鋅前體溶液中旋鑄到基片上的，然后在空氣中以150攝氏度的溫度退火30分鐘。

這一層能夠?qū)⑻?yáng)能產(chǎn)生的電子傳導(dǎo)到電極上，從而緩解了紫外線光子的問(wèn)題，但同時(shí)，它影響了設(shè)備中使用的自組裝單層的性能，因此必須添加一層名為IC-SAM的碳基材料作為緩沖。此外，在電子和空穴傳輸層界面上應(yīng)用了一層由被稱為C70的富勒烯材料制成的層。科學(xué)家們解釋說(shuō)："為了防止有機(jī)/無(wú)機(jī)界面隨時(shí)間發(fā)生化學(xué)和形態(tài)變化，緩沖層入到散裝異質(zhì)體和電荷傳輸層之間，以提高接觸界面的穩(wěn)定性，"他們指出，該電池還被封裝在一個(gè)充滿超高純度氮?dú)獾?手套箱"中。

在有機(jī)材料和外部緩沖器之間添加了材料層（IC-SAM和C70）的OPV的橫截面切片的透射電子顯微鏡（TEM）圖像。

該太陽(yáng)能電池在55攝氏度下以AM1.5G的輻照強(qiáng)度進(jìn)行了1900小時(shí)的測(cè)試，僅損失了6%的效率，美國(guó)小組表示，這表明該裝置在估計(jì)30年的使用壽命結(jié)束時(shí)仍可達(dá)到80%的效率。

該研究小組認(rèn)為，如果有更高的透明度，電池效率可能會(huì)提高到15%，而且通過(guò)將所用材料制備成液體，該設(shè)備可能會(huì)進(jìn)一步改進(jìn)。"我們的結(jié)果表明，基于NFA的太陽(yáng)能電池除了具有高效率和潛在的低制造成本外，還有可能滿足市場(chǎng)對(duì)高可靠性的需求，"他們總結(jié)道。

對(duì)該電池和制造方法的完整描述可以在發(fā)表在《自然通訊》上的論文《具有超過(guò)30年內(nèi)在操作壽命的非富勒烯受體有機(jī)光伏》中找到。

這種透明的有機(jī)太陽(yáng)能電池最初在2017年亮相，當(dāng)時(shí)研究小組表示，所使用的材料需要適應(yīng)紫外線和近紅外的波長(zhǎng)，這些波長(zhǎng)在設(shè)備中被處理成電力。"高度透明的太陽(yáng)能電池代表了新的太陽(yáng)能應(yīng)用的未來(lái)浪潮，"研究員RichardLunt當(dāng)時(shí)說(shuō)。"我們分析了它們的潛力，并表明通過(guò)只收集看不見的光，這些設(shè)備可以提供與屋頂太陽(yáng)能類似的發(fā)電潛力，同時(shí)提供額外的功能，以提高建筑物、汽車和移動(dòng)電子設(shè)備的效率。"

該小組估計(jì)，美國(guó)有多達(dá)70億平方米的玻璃表面可以被這種材料覆蓋，有可能為美國(guó)提供40%的能源需求。