塑料電池，是一種降低太陽能電池制造成本和復(fù)雜度的新方法，可以大幅降低太陽能電池的成本，或許能夠得到大規(guī)模的商業(yè)運(yùn)用。

一種簡化的印制聚合物太陽能電池的工藝可能會進(jìn)一步減低制造塑料太陽能光電板的成本。該方法簡化了許多制造步驟，并已經(jīng)在大面積的、卷到卷的印制系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)。如果能夠被應(yīng)用到更多種類的聚合材料，就能產(chǎn)生一個更快捷和便利的方式制造塑料太陽能電池，并應(yīng)用到移動電子設(shè)備、集成到建筑材料中的太陽能光電板和智能纖維。

聚合物太陽能電池在將太陽光轉(zhuǎn)化為電能方面并沒有硅電池高效，但它們質(zhì)量更輕且價(jià)格低廉，在現(xiàn)實(shí)中某些方面應(yīng)用，是個不錯的選擇。而且他們與大面積的印制技術(shù)(像卷到卷制作工藝)匹配。但是制造太陽能電池存在著挑戰(zhàn)，因?yàn)槿绻�這些聚合物在納米級別沒有排列得很好，電子就不能跑出電池，制造電流。研究人員現(xiàn)在使用后印制技術(shù)來達(dá)到這一排列。來自密歇根大學(xué)的研究人員希望設(shè)法去除這些步驟，從而降低制造成本和復(fù)雜度。

“我們的策略能夠同時(shí)解決一系列的問題，”密歇根大學(xué)的電子工程教授郭亮杰介紹說。他們的方法包括在印制過程中使用一個有滲透性的薄膜施加很小的力，從而使印制溶劑揮發(fā)，產(chǎn)生排列整齊的聚合物層，這也就省去了再進(jìn)行后處理的必要。這些對于電池活躍層結(jié)構(gòu)的改進(jìn)還有一個額外的好處：那就是相比聚合物太陽能電池的其他制作方法，該制作技術(shù)能少用一層。

當(dāng)固定波長的陽光照射在太陽能電池的半導(dǎo)體材料上時(shí)，它產(chǎn)生電子和帶正電的空洞。為了產(chǎn)生外部電流，必須將電子與空洞分離，從而使電子能夠跑出。郭說，“這一分離過程在聚合物上并沒有在像硅那樣的無機(jī)物上迅速。”聚合物太陽能電池的活躍層由兩種材料構(gòu)成，一種能夠傳導(dǎo)空洞，一種能夠傳導(dǎo)電子。理想狀態(tài)下接受電子的聚合物要置于貢獻(xiàn)電子的聚合物之上，使其接近陰極，從而使得盡可能多的電子能夠跑出。

郭亮杰的小組發(fā)現(xiàn)把這種聚合物灑在塑料基片的表面，然后使用表面附著硅的卷輪壓制，可以促進(jìn)理想結(jié)構(gòu)的形成。來自卷輪的壓力使得聚合物在數(shù)秒內(nèi)結(jié)晶，從而不再需要費(fèi)時(shí)的化學(xué)或加熱處理流程。聚合物的結(jié)構(gòu)非常好，郭介紹說，因此密歇根的研究者能夠從電池中拿掉一層且對于電池的能量轉(zhuǎn)化效率沒有任何損害。

到目前為止，郭已經(jīng)使用一種常見的但是相對低效的聚合物用于制造太陽能電池，據(jù)他介紹，該方法對于高效能的聚合材料也同樣適用。目前他們研制的電池只有3.5%的能效。而研究者們正在做一個材料集合試驗(yàn)，預(yù)期能夠?qū)⑻�陽能電池的能效提高�?2%-15%，這一提高對于將聚合物太陽能電池推向廣闊的市場并和傳統(tǒng)的硅以及薄膜電池競爭是必要的。

“我認(rèn)為該制作流程具有很大的潛力，”加州大學(xué)洛杉磯分校的材料科學(xué)與工程教授楊陽介紹說，“該方法對于其他的聚合物系統(tǒng)是否也適用現(xiàn)在還不確定，但我目前找不到不適用的理由。”楊陽現(xiàn)在正和加州艾爾蒙特市的Solarmer塑料太陽能電池公司合作，該公司正在為今年年底使裝置的能效達(dá)到10%的計(jì)劃而努力。