前沿科技:一种片状的选择促进有机太阳能电池

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一种廉价的材料，由只有几个原子厚的二硫化钨片制成，有助于提高有机太阳能电池的性能。 KAUST研究人员的发现可能是一个重要的步骤，使这些光伏电池更广泛地用于产生清洁电力。

大多数太阳能电池使用硅吸收光，并将其能量转化为电能。 但碳基半导体分子，用于有机光伏(OPVs)，提供了一些明显的优势比硅。 例如，OPV往往是灵活的，这意味着它们可以使用低成本的滚转印刷大规模制造。 但最好的OPVs将其捕获的光的大约16-17%转化为电能，远远缺乏超过20%的商用硅电池。

Thomas D.Anthopoulos和KAUST太阳能中心的同事估计，如果电池的某些部分得到改善，OPVs的性能可以与之媲美。 当光击中半导体时，它将电子从材料中释放出来，并留下带正电荷的空穴。 电子和空穴被不同的层聚集在半导体的相反面上，并传递到电池的电极上产生电流。 前导孔转运体是一种称为PEDOT：PSS的聚合物，但它是酸性的，从空气中吸收水分，从而降解太阳能电池中的其他材料。

Anthopoulos的跨学科团队现在已经开发了一种由二维材料二硫化钨的薄片制成的空穴传输层。 研究人员用超声波将悬浮在水和乙醇混合物中的二硫化钨粉碎片撕掉。 这种超声处理方法价格低廉，易于放大，薄片可以通过一种简单而广泛使用的自旋涂层工艺扩散到电极上。

该团队以这种方式制作了几个OPV，其中最好的功率转换效率为17%，这对于任何使用二维材料作为空穴传输器的OPV来说都是最高的，对于任何OPV来说都是最高的。 林元宝博士说：“我们很惊讶达到17%。 D.队的学生。 “我们认为这只是一个开始，有很大的改进余地。

研究小组发现，二硫化钨层比PEDOT：PSS具有更低的电阻，并且比其竞争对手更擅长聚集孔，从而提高了性能.. Anthopoulos说：“我们当前的目标是将我们有机太阳能电池的效率提高到17%以上，并达到理论上预测的极限。” “我们还致力于研究这些高效有机太阳能电池的稳定性。”