有機(jī)太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)步速度，可說是一日千里，4 月份才有科學(xué)家突破 15% 的紀(jì)錄，近日中國南開大學(xué)團(tuán)隊(duì)更是將效率提升至 17.3%，還表示突破到 20% 以上并非不可能。

硅晶太陽能為目前最常見的成本效益比最高的太陽光電技術(shù)，商業(yè)化轉(zhuǎn)換率達(dá) 15%~22%，更有 20~25 年的可用壽命，只是由于其轉(zhuǎn)換效率預(yù)期難以再突破，因此科學(xué)家一直在尋找其他更高效率、低成本與無毒太陽光電技術(shù)。

其中，有機(jī)太陽能制作材料部分或全部為有機(jī)物，可溶解于油墨中、再用噴涂或是印刷制造，電池成本有望比一般硅晶太陽能電池還要低，具有可大量制造、價(jià)格低廉、材地柔軟可撓曲等特性，未來甚至可結(jié)合到衣服、窗戶或是汽車上。

但與此同時(shí)，它們也存有轉(zhuǎn)換效率低與穩(wěn)定性不高等問題，因此目前尚未達(dá)到商業(yè)化。不過，近期有機(jī)太陽能轉(zhuǎn)換效率有所進(jìn)展，以往效率僅停留在 11%~12% 左右，而美國密歇根大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì) 4 月已開發(fā)出轉(zhuǎn)換效率達(dá) 15% 的有機(jī)太陽能電池，使用壽命更可達(dá) 20 年，可說是相當(dāng)大的突破。

根據(jù)估計(jì)，假如有機(jī)太陽能轉(zhuǎn)換效率達(dá) 15%，并擁有 20 年的可用壽命，每度電僅 7 美分，美國平均電價(jià)則為每度電 10.5 美分，顯示有機(jī)太陽能的成本優(yōu)勢相當(dāng)大。

而近日，中國南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳永勝教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)更帶來轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 17.3% 的有機(jī)太陽能，并指出“材料分子結(jié)構(gòu)松散”為有機(jī)太陽能電池轉(zhuǎn)換效率不高的原因之一，認(rèn)為電子移動率低會限制活性層的厚度，無法有效利用太陽光。

 有機(jī)太陽能電池的柔性特征和本工作主要結(jié)果（圖：南開新聞網(wǎng)）

于是，南開大學(xué)團(tuán)隊(duì)決定用透過串聯(lián)方式，將兩種不同的有機(jī)材料層結(jié)合在一起。納米科學(xué)與技術(shù)研究中心主任陳永勝表示，串聯(lián)型有機(jī)太陽能電池不僅可以克服上述難題，還可以充分發(fā)揮有機(jī)材料的特性，兩種不同的材料更代表著太陽能電池可吸收不同波段的光，能有效地利用太陽光，最終產(chǎn)生更多電流。

科學(xué)家透過不同材料讓光吸收范圍相互互補(bǔ)，像是前側(cè)材料可吸收 300~720 納米波長的光，另一材料則負(fù)責(zé) 720~1,000 納米。就好比現(xiàn)在也有團(tuán)隊(duì)將硅晶結(jié)合鈣鈦礦太陽能，讓鈣鈦礦負(fù)責(zé)將綠光、藍(lán)光轉(zhuǎn)換為電能，硅則負(fù)責(zé)紅光、近紅外光。

 “依據(jù)我們提出的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測，有機(jī)太陽能電池(墊層)的最高轉(zhuǎn)化效率理論上可以達(dá)到20%以上。本次工作中，我們同時(shí)也對電池的壽命進(jìn)行了初步試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)166天實(shí)驗(yàn)后電池效率僅降低4%。未來，我們將繼續(xù)設(shè)計(jì)新的材料，在進(jìn)一步提高能量轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)，針對電池壽命問題進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，爭取讓有機(jī)太陽能電池早日從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用�！标愑绖僬f。

團(tuán)隊(duì)也相當(dāng)看好有機(jī)太陽能的發(fā)展與應(yīng)用，認(rèn)為該技術(shù)距離商業(yè)化不遠(yuǎn)，陳永勝博士甚至將有機(jī)太陽能與 OLED 相比較，并表示 OLED 所使用的材料與有機(jī)太陽能差不多，其物理原理也是一樣的，只是不同方向而已：一個(gè)是將太陽能轉(zhuǎn)換成電力，OLED 則是將電轉(zhuǎn)換成光。

目前 OLED 已經(jīng)達(dá)成商業(yè)化，也被廣泛用于手機(jī)與高階電視，因此陳永勝認(rèn)為有機(jī)太陽能或許可在五年達(dá)成商業(yè)化。該研究已發(fā)表在《Science》。