据UNL工程师的一项新研究，与缓冲暴雨的雨衣或防止食物粘锅的平底锅一样的质量还可以提高太阳能电池的性能。

7月20日发表于自然通信杂志上的研究表明，在“非润湿”塑料表面构建有机太阳能电池可以获得1.5倍以上太阳光电转换效率。

研究人员使用该技术生长多晶电池，这比那些由单晶制备的电池更便宜，更快，更容易生产。然而，单晶电池历来自诩效益更好，部分原因是他们拥有更少的晶粒，类似于微观拼图的片段。

这些晶粒间的壁垒会诱捕和重组带负电的电子与带正电的“空穴”，从来降低电池效率。其在理想情况下会先发生分离，然后反方向迁移产生电流。

主要作者Jinsong Huang和他的团队寻求通过增加晶粒本身的大小，以减少这些效率障碍的数目。虽然晶粒尺寸通常被限制到一个太阳能电池单元的厚度，黄的研究小组发现非润湿表面制造的晶粒比电池厚度大八倍。

顾名思义，非润湿表面引起液体形成水珠并流失，而不是接触后传播和吸收。黄和他的同事们发现，这种类型的表面以类似的方式作用于晶界中，加快其移动，并当受热时形成较大的颗粒。

“我们发现其不同是巨大的，”机械和材料工程的Susan J. Rosowski副教授黄说。“当你将两个小晶粒合并成一个更大的晶粒时，边界实际上是从两个晶粒中间移动到一个或另一个的末端。这些边界移动的多轻松将决定这些晶粒能多快合并和成长。

“非润湿表面是光滑的，就像你在地板上倒油。它使晶界更容易移动，因为我们减少了上面的一些阻力。”

据黄说，这种滑和滑动质量也限制了被称为核的颗粒的存在，其是液态化合物固化时晶粒形核的种子。这些核的相对稀缺自然导致具有更少边界的较大晶粒的生长。

该研究报告，使用非湿润表面作为合成点还可能导致其它技术的改善，如更快晶体管和更灵敏光电探测器的形式。

“当涉及到电子性质，结晶度和晶粒尺寸决定了很多。”黄说，“因此，这是一个有很多潜在应用的简单方法。”

Huang的共同作者包括博士研究生Cheng Bi, Qi Wang, Yuchuan Shao 和 Zhengguo Xiao,以及研究科学家Yongbo Yuan.

该小组由美国能源署和美国国家科学基金会赞助。

 

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶     校正：摩天轮