科技日報記者 劉霞
日本金澤大學與加拿大女王大學等機構聯合研制出一種全有機太陽能電池，其光電轉化效率達8.7%，較此前紀錄提升逾一倍。這項發表于最新一期《先進功能材料》的研究，為環保型太陽能電池的實用化鋪平了道路。
傳統硅基太陽能電池雖光電轉化效率可觀，但其含有的有害物質給環境帶來沉重負擔。而鈣鈦礦太陽能電池也因鉛化合物等問題令人憂心。相比之下，全有機太陽能電池完全由碳基材料構成，廢棄后可像普通塑料般安全處理，可大幅降低環境成本。
然而，這類電池此前始終難破效率困局，其光電轉化效率僅為4%，遠低于硅基（27%）和鈣鈦礦（26%）太陽能電池。造成這一現狀的主要有兩大技術瓶頸：一是高導電有機電極制備需強酸、強堿或高溫退火，易損傷有機基板薄膜和有機半導體層；二是多層堆疊時溶液工藝會破壞下層結構。
為攻克這些難題，團隊創新性地采用“溫和工藝”破局。首先，他們開發出基于導電聚合物PEDOT:PSS的透明電極，這種電極能在80℃的溫度下制備，且無需酸或堿。其次，他們首創碳納米管電極層壓技術，在太陽能電池阻擋膜上分別形成電極，然后將其附著到器件上，避免在電極制造過程中損壞下層有機膜。這套組合拳使全有機太陽能電池的光電轉化效率飆升至8.7%，向高性能全有機太陽能電池的實用化之路邁出了關鍵一步。
未來，全有機太陽能電池有望在農田和可穿戴設備等環境敏感領域大顯身手，其獨有的輕質和柔性特征也使其能在傳統太陽能電池板“鞭長莫及”的地方發力。團隊計劃繼續提高有機電極的導電性，以進一步提高此類電池的性能。
