荧光太阳能电池的未来？

本文最初在耶鲁新闻网站上发布。

耶鲁大学的科学家通过向细胞层添加荧光有机染料，提高了一种有前途的太阳能电池吸收光并将其转换为电能的能力。（图片来自Teng-Hooi Goh和黄景顺）

对于某些太阳能电池来说，未来可能是荧光灯。

耶鲁大学的科学家通过向细胞层添加荧光有机染料，提高了一种有前途的太阳能电池吸收光并将其转换为电能的能力。这种方酸染料可提高光吸收率并回收电子，从而改善光向能量的转化。科学家们说，这些结果为开发低成本，高效率的光伏电池提供了一条新途径。

负责这项研究的耶鲁大学化学与环境工程学助理教授安德烈·泰勒（AndréD. Taylor）表示：“人们可以将我们的方法应用于设计更高效率的先进太阳能电池。”该论文于5月5日在线发表在《自然光子学》杂志上。

太阳能电池是一种可再生能源技术，可将光直接转化为电能。研究中涉及的聚合物太阳能电池以其低成本，轻巧，大面积和机械柔韧性而吸引人。但是它们效率低下-吸收的光能中有近50％从未作为电能传输，主要是因为它们的聚合物网络在纳米尺度上没有足够的排列以使能量能够离开细胞。

他们说，通过将方酸染料引入基于成熟的生化机制-福斯特共振能量转移（FRET）的聚合物太阳能电池中，研究人员将功率转换效率提高了38％。

在这种基于FRET的异质结聚合物太阳能电池的太阳能电池中，多余的能量能够从一个分子长距离迁移到另一个分子。这种染料在近红外区域具有高吸收性，既拓宽了太阳能电池的光谱吸收范围，又增强了电传输能力。

与传统的聚合物太阳能电池相比，该方法可以使不同的吸光材料协同工作，并形成有序的聚合物网络，而无需任何后处理。

泰勒实验室的博士后研究员，主要作者黄静顺说：“我们的策略同时解决了许多问题。”“通过战略性地结合已成功用于吸收太阳能的不同材料来利用FRET，我们展示了性能更高的太阳能电池。”

该论文的标题为“利用Föerster共振能量转移的聚合物本体异质结太阳能电池”。

其他合著者是Tenghooi Goh，Liaokai Li，Matthew Y.Sfeir，Elizabeth A.Bielinski，Stephanie Tomasulo，Minjoo L.Lee和Nilay Hazari。

美国国家航空航天局耶鲁大学气候与能源研究所，美国国家科学基金会的国家科学基金会为这项研究提供了支持。