研究人员探讨有机太阳能电池板的发展前景

 目前的太阳能发电设备主要使用硅基太阳能电池板，但这些电池板坚硬笨重，可能会被塑料太阳能电池板替代，后者轻巧灵活，可印刷粘贴在建筑物上，或置于窗户或汽车上，将光转化为电能。

标准太阳能电池板由晶体硅制成，因其每平方米重20至30公斤，无法轻松地安装在建筑物的屋顶或立面上。然而，与硅光伏电池板相比，还有一种更灵活的替代品。

据外媒报道，欧洲研究人员正在研究有机光伏（OPV）技术，简单地说就是含碳分子。OPV可以被视为塑料太阳能电池，比硅基太阳能电池板更有优势。美国普林斯顿大学（Princeton University）理论物理学家Francesca Fassioli博士表示：“它们的制造工艺（可能会）更便宜，重量更轻，结构灵活，并且原则上可以更加环保。”

塑料太阳能电池板的重量约为每平方米500克，比硅电池板轻40倍以上。塑料电池板可以安装在建筑物正面，也可以置于建筑物屋顶上，这些屋顶可能难以安全支撑标准太阳能电池板。塑料太阳能电池比硅太阳能电池薄得多，可节省大量材料，更易于制造。法国阿尔莫公司（Armor）的研发和创新经理Damien Hau表示：“硅技术和OPV之间的主要区别在于，我们能够将其作为薄膜印刷或涂覆在某物上。”

该公司去年推出的首批此类产品之一，已安装在南特附近的商业温室，用于遮阳和发电。阿尔莫最近收购了德国Opvius公司，后者专门设计可用于建筑装饰的塑料太阳能电池板。有机光伏可以只有几毫米厚，可以放在塑料聚酯膜上。阿尔莫公司推出可以安装在窗玻璃内的薄半透明有机光伏，这样办公室的窗户就可以滤掉一些阳光，同时将其转化为电能。

塑料太阳能电池板是一项新技术，欧洲公司将其作为一种替代方案来推动。今天，世界上几乎90%的光伏电池板都由晶体硅制成，这是已经在市场上运转几十年的成熟技术，通常能将18-22%的太阳能转化为电能。相比之下，有机光伏电池板是一项较新的技术，其缺点是效率较低，生产成本较高。

阿尔莫公司主导了价值600万欧元的新研究项目BOOSTER，全力解决这两个问题。该联盟将致力于开发最佳的捕光分子，目前在实验室中可以达到17%的效率。标准电池板每平方米可产生150到200W的电力，而商业OPV每平方米产生40W，BOOSTER项目的目标是达到150W。

该项目还将致力于降低塑料太阳能电池板的生产成本。例如，作为一种有机材料，塑料太阳能电池板需要屏蔽紫外线辐射，其目前使用的薄膜较为昂贵，这没有必要。Hau表示：“对于OPV技术，我们并不需要达到同等质量。” 专门为塑料太阳能电池板设计的新薄膜可能便宜得多，但仍能起到作用。

该项目财团由若干公司和学术合作伙伴组成，他们将制作两个演示产品。首先是可以贴在门、地板、汽车或屋顶上的粘贴式太阳能电池板。Hau说：“这是为了证明还有另一种制造太阳能电池板的方法”。这种粘性集光材料将安装在意大利能源公司埃尼集团（ENI）的总部。第二个演示产品是将塑料太阳能电池板附着在纺织品上，这种纺织品通常用于覆盖正在翻新的建筑。

推动太阳能发展

除了此项研究，其他科学家也致力于推动太阳能发展，如理论物理学家Fassioli博士。在QuESt项目中，Fassioli博士将不会研究太阳能电池板原型，而是探讨有机分子如何与光相互作用的基本原理，以提高有机太阳能电池的电力转换效率。Fassioli博士表示：“这不是在创造新的分子，而是如何以更聪明的方式使用典型分子。”

简而言之，在太阳能电池板中，光被分子吸收，分子被激发并释放电子，从而产生电流。Fassioli博士研究光共振腔如何捕获光粒子。光共振腔基本由两个微镜组成，用于捕获光粒子。如果将一种材料放入腔内，光子会在材料和共振腔之间不断交换，从而产生新的混合态。

这种奇怪的混合体被称为偏振子，由光和物质组成。“这种混合状态可能涉及数千或数百万个分子，因此这些分子不再是独立的，但它们通过结合光共振腔中的光而变得同步。”Fassioli博士称，“我们认为，可以利用这种激发分子的同步集体行为，来提高光伏发电的效率。”

Fassioli博士指出：“这是一种自下而上的方法，有助于理解改变有机太阳能电池特性的机制，但不能立即投入商用。”人们希望，这项工作将在未来几年推动有机太阳能电池发展，将更多的太阳光转化为电能。