東麗用高分子材料制造厚有機(jī)太陽(yáng)能電池，轉(zhuǎn)換效率達(dá)10.6％

東麗2013年9月20日宣布，該公司的“聚合物有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池”達(dá)到了全世界最高的10.6％的轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)天，該公司在“第74屆應(yīng)用物理學(xué)會(huì)秋季學(xué)術(shù)演講會(huì)”（2013年9月16日～20日）上公開(kāi)了該電池的詳細(xì)情況。

據(jù)東麗介紹，該太陽(yáng)能電池在電子供體（相當(dāng)于無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的p型半導(dǎo)體）方面使用了自主開(kāi)發(fā)的噻吩類高分子材料“Polymer-1”。另外，還使用C70衍生物“PCBM70”作為電子受體（相當(dāng)于n型半導(dǎo)體）。Polymer-1的HOMO（最高占用分子軌道）能級(jí)為-5.1eV，帶隙為1.58eV。載流子遷移率約為1.0×10-2cm2/Vs，高于原來(lái)使用的電池供體材料。不過(guò)，“由于專利的關(guān)系”（東麗），該公司并未公布Polymer-1的詳細(xì)化學(xué)結(jié)構(gòu)。

東麗使用該材料試制了元件面積為4mm2、活性層膜為130nm的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，顯示轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了9.4％。

東麗為了獲得更高的光吸收率，還以相同的材料和相同的元件面積試制了活性層膜厚度為300nm的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，較短波長(zhǎng)的光吸收率提高，轉(zhuǎn)換效率上升到了10.6％。此時(shí)的短路電流密度為21.7mA/cm2，開(kāi)路電壓為0.762V，F(xiàn)F（FillFactor，填充因子）為0.641。

擁有300nm厚度活性層膜的有機(jī)太陽(yáng)能電池以前幾乎沒(méi)有過(guò)。這是因?yàn)?，加厚有機(jī)材料的活性層膜后，一般很難從電極分別高效提取受光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴。而此次“由于Polymer-1為高分子，而且作為高分子其載流子遷移率也很高，因此容易形成載流子移動(dòng)至電極的路徑，可以增加膜的厚度”（東麗）。另外東麗還表示，憑借這一點(diǎn)，除了可實(shí)現(xiàn)高效率之外，還有望實(shí)現(xiàn)不易發(fā)生由元件電極間的短路造成的泄漏，從而提高耐久性。