2020年11月25日，由广岛大学、山形大学、京都大学和千叶大学等组成的研究小组宣布，发现一种提高有机薄膜太阳能电池发电效率的方法，其通过添加少量的长波吸收材料，可将发电效率提高约1.5倍。

有机薄膜太阳能电池可通过在塑料基板上涂布半导体聚合物制得，因低成本和环保性能优异而备受期待。其重量轻，具有柔韧性和透明度，易于安装在传统太阳能电池难以安装的地方，并且作为建筑材料引起广泛关注。因此，有望进一步提高发电效率。

提高太阳能电池效率的关键是扩大半导体层的光吸收波长范围，以便可以吸收更多的阳光。为此，此前已经有人尝试添加可吸收长波长区域阳光的化合物的方法，但是问题在于需要大量材料，导致成本升高。

此次，联合研究小组向广岛大学先前开发的高结晶性半导体聚合物和富勒烯衍生物的混合膜中添加了少量的长波长吸收化合物（重量百分比为6％）。结果发现发电效率提高了1.5倍。研究小组推测这是因为少量添加的化合物的光吸收强度由于光干涉效应而显著提高。

对该性能改善因素的进一步分析表明，少量添加的化合物不均匀地分布在半导体聚合物和富勒烯衍生物之间的界面上，从而有效地产生了电荷。

（图片来自网络）

本次开发的有机薄膜太阳能电池的半导体层中每种材料的分布。

添加的化合物（ITIC）在半导体聚合物（PTzBT）和富勒烯衍生物（PCBM）之间的界面处分布不均匀。在ITIC中产生的空穴和电子分别转移到PTzBT和PCBM，并进一步转移到电极。

研究小组认为这种光敏作用和精细控制的材料的微聚集结构是进一步提高有机薄膜太阳能电池发电效率的关键，同时，通过改进用于半导体层的材料，有望取得发电效率的飞跃性提高。

今后，为了增强光干涉效应，研究小组计划开发一种具有高电荷传输性的半导体聚合物，使用该聚合物可进一步增加半导体层的厚度。

提高有机薄膜太阳能电池性能的新方法：低成本且发电效率提高1.5倍