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青海有机太阳能电池研发获重大进展

青海大学利用颜色较深的高原植物,从中提取植物色素用于提高电池效率的研究中,使得优化后的玫瑰花色素敏化电池的单色光光电转换效率提高了16.1%,电子寿命增加16.3%,电池电子收集率增长了51%。近日,专家组评价该成果具有先进性、实用性、环保性、经济性等特点,研究水平达到国际先进。

近年来,青海省高度重视和积极培育太阳能产业,将其作为发展经济、改善民生、保护生态新的着眼点。《青海省太阳能产业发展及推广应用规划》中提出,力争在2015年,使太阳能产业逐步成为青海省继电力、石油天然气、盐湖化工、有色金属这四大支柱产业之后的第五大支柱产业。省科技部门强化自主创新和要素集聚,从发展战略、可行性研究、关键技术攻关着手,组织实施了一系列国家和省级科技项目,构建国内领先的太阳能产业发展支撑体系。“高效有机太阳能电池的研发”项目即是省科技厅2011年立项的此类项目之一。

由于传统硅太阳能电池制作工艺复杂、生产成本高,从而限制了其大规模的推广应用;而有机太阳能材料和电池制备技术有望成为低成本制造的选择之一。为尽早获得实用的有机太阳能电池,青海大学科研工作者围绕低成本合成高原特有植物天然敏化剂、高效电荷转移和收集的纳米网络薄膜结构方面展开了研究。项目组针对青藏高原海拔高、紫外线照射时间长的地理特点,选取颜色较深的高原植物,从中提取植物色素用于电池中。通过对其进行光电性能测试,发现含有花青素的染料敏化剂的敏化性能比较好。通过对含有大量花青素的玫瑰花进行研究,使得优化后的玫瑰花色素敏化电池单色光光电转换效率提高了16.1%,对应的单体开路电压达到了615mV。针对电池中电荷收集与转移率不高的缺陷,研究了不同的条件对纳米材料生长机理的影响,研究制备了电荷收集与转移率较高的氧化锌树枝状纳米线的网状结构与纳米棒阵列,使电子寿命增加16.3%,电子扩散距离减少34.4%。最后项目组利用上述研发的材料组装了并、串联两种结构的大面积有机太阳能电池,通过测试,串联结构的电池电子收集率增长了51%。

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