更少的空間、不斷縮小的屋頂面積和不斷增長的能耗正在推動太陽能領(lǐng)域的迭代創(chuàng)新，有機太陽電池(OSCs)就是其中之一。

這是薄膜太陽電池的一種先進創(chuàng)新形式。在有機太陽電池中，塑料板被用來代替后座，光伏材料與其他可彎曲基材被一起印在上面。這就是它們比硅太陽電池要輕得多的原因。

有機太陽電池的可用性、靈活性和重量輕受到廣泛關(guān)注。然而，這種電池的一個主要缺點是效率較低，過去這些年幾乎沒有超過10%。

伴隨著規(guī)?；a(chǎn)，再加上這些有機太陽電池的多功能性提供了新的開發(fā)途徑，這種情況在發(fā)生改變。如非富勒烯受體(NFA)的快速發(fā)展，小面積單結(jié)OSC的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)已超過18%(器件面積約0.1cm²）。

如此，這樣一種可以大規(guī)模生產(chǎn)的、薄而靈活的硅基太陽電池替代品有望使可再生能源在更多領(lǐng)域得以應用，如為室內(nèi)智能設備供電等。除了在室內(nèi)的效率外，有機太陽能電池更易與室內(nèi)家具融合。它們也不含鉛和其他對環(huán)境有害的化合物。

傳統(tǒng)的太陽電池是由硅制成的，不能在室內(nèi)使用。但是，這些有機電池的發(fā)電效率在室內(nèi)使用時不會下降。

有機太陽電池，從邊緣到前沿

2010年，美國佐治亞州理工學院的研究機構(gòu)在提高光電設備性能方面展開了不同一般的研究。研究表明，使用壓電材料可以提升光電設備的性能，即像太陽電池一樣工作。

在這種背景下，日本立命館大學的一個研究小組發(fā)明了一種薄膜柔性壓電——光伏裝置。這些太陽能光伏電池可以將給予室內(nèi)光線的LED和緊湊型熒光燈的光線轉(zhuǎn)換為電能。

這一裝置薄如紙，長度僅為10毫米，通過ZnMgO薄層分層形成。ZnMgO和硒(Se)是用于這些薄膜的主要原材料，這也是這些PET塑料薄膜具有靈活性的原因。這種薄膜的主要優(yōu)點是，它可以很容易的吸收室內(nèi)環(huán)境光線。由于薄而靈活，這些設備所需的空間較小，可以以各種形式使用。

組件大規(guī)模生產(chǎn)指日可待

一家德國初創(chuàng)公司Heliatek計劃最快在今年開始大規(guī)模生產(chǎn)有機太陽光伏電池。日本公司理光計劃從2023財年開始小規(guī)模生產(chǎn)這類電池。

業(yè)內(nèi)人士稱，每平方米的有機電池重量不足2kg，明年將降至不足1kg。

有機太陽光伏電池先驅(qū)、瑞典的Epishine公司預計將在今年12月向市場推出公司的組件。它們的轉(zhuǎn)換效率為13%，壽命約為10年。這家初創(chuàng)公司表示，這些組件可用于溫度和濕度控制、讀卡器和火災警報器。

日本電子企業(yè)預計會在下一個財年產(chǎn)生100平方米的有機太陽電池，這足以為約50000個微小的智能器具供電。

法國企業(yè)Dracula Technologies正在研究不依賴昂貴的稀土金屬的薄膜狀有機太陽電池。至2024年，公司預計將開始大規(guī)模生產(chǎn)。Dracula Technologies在2020年從個人投資者那里籌集了240萬歐元啟動資金。電池的外部轉(zhuǎn)換效率可以達到13%，壽命可以達到10年。

在中國，今年5月，《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)以“Fluid Mechanics Inspired Sequential Blade-Coating for High-Performance Large-Area Organic Solar Modules”為題，在線報道了蘇州大學李永舫院士團隊的李耀文教授在活性層流體力學調(diào)控助力高效大面積有機太陽能組件方面取得的重要進展(Adv.Funct.Mater.,2022,DOI: 10.1002/adfm.202202011)。

     （a）基于RS-LBL策略的大面積OSC組件示意圖；（b）相應OSC組件的J-V曲線；（c）在10×10 cm2的基板上，刮涂制備的有效面積為36cm2的組件照片；（d）已報道有效面積超過30cm。

      據(jù)介紹，本體異質(zhì)結(jié)(BHJ)有機太陽電池因可溶液加工、質(zhì)輕和本征柔性等優(yōu)點引起了科研人員的廣泛關(guān)注及研究后，取得了快速發(fā)展，目前光電轉(zhuǎn)換效率已突破19%。

      繼BIPV之后，這一太陽能行業(yè)的突破有可能成為這個時代的一場革命，消費者現(xiàn)在有了更多的太陽能替代品，而不僅僅是標準太陽能組件。

      從2021年到2035年，全球有機太陽電池市場預計將增長五倍，超過5億美元。有機太陽電池的發(fā)展?jié)摿捎^，這給企業(yè)帶來了很大希望。 

（文章來源：PV-Tech）