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轻薄柔塑料太阳能电池,为光伏带来前所未有新机遇

   日期:2023-12-05    

在日前召开的2023INNO CHINA中国产业创新大会——“绿色科技 能源创新”碳中和主题论坛上,北京大学博雅特聘教授占肖卫表示,尽管我国晶硅产业在全球领先,但轻薄柔塑料太阳能电池与晶硅光伏电池相比,具有密度更低、厚度更薄、制备工艺更简便、能耗更低等特点,将为光伏领域发展带来前所未有的新机遇。

占肖卫教授指出,与晶硅相比,聚合物半导体本身具有柔性,而晶硅是做不到的。另外塑料太阳能电池可以做得非常薄,实现纳米级别的薄。在制备工艺方面,塑料电池可以通过常温印刷的方式来制备,相比之下,晶硅电池需要在高温条件下操作的复杂工艺,能耗较大。轻薄柔塑料太阳能电池具有独特的优势,可在建筑一体化应用、可穿戴设备、物联网等领域广泛采用。

据介绍,2015年之前,富勒烯一直占据着有机光伏领域电子受体材料的统治地位。然而,富勒烯在可见光区吸收弱,能量损失大,器件效率已触碰天花板。另外,富勒烯球形分子易聚集,形貌稳定性差,器件寿命受限。早期对替代富勒烯的新型受体的探索很少,器件效率很低,且长期停滞不前。整个领域因为受体这块短板遭遇发展瓶颈,创制高性能的新型受体材料是亟待解决的挑战性难题。

占肖卫教授团队于2006年率先在国内开展了新一代电子受体的研究,经过10年探索,于2015年发明了被誉为“明星分子”的ITIC,该发明开创了“稠环电子受体”这一高性能新颖受体体系,具有“里程碑”和“划时代”的意义。稠环电子受体颠覆了富勒烯等经典体系,开启了“后富勒烯时代”,突破了有机光伏的瓶颈,实现了器件效率的飞跃,为光伏领域发展带来了前所未有的新机遇。

这项研究属于国家基金委立项的基础研究项目,国家基金委项目总结时评价:这是中国学者原创设计新型有机光伏材料体系。美国《科学》杂志也曾对这一成果进行专题报道称:“ 北京大学占肖卫团队开创了全新的非富勒烯体系,使有机光伏效率接近钙钛矿。”

作为后起之秀,有机光伏如何能在晶硅光伏作为主流、和钙钛矿异军突起的光伏市场中分一杯羹?占肖卫教授表示,最可行方案就是利用有机光伏的半透明特性,比如用来做玻璃幕墙、温室大棚等。他分析称:“以做玻璃幕墙为例,我国的窗户面积约为140亿平方米,如果20%安装半透明的有机电池,按照年日照2000小时计算,可以发电5600亿度,前景非常可期。”

本次碳中和主题论坛主办方为《北大创新评论》,评论执行主编谢艳表示,作为北京大学经济学院发起设立的学术型智库,北大创新评论专注于将产业经济理论、产业科学知识和产业创新应用工具传递给市场决策者,助推产学研交叉融合与革新发展。

来源:中国能源网



 
 
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