对于基于聚合物的有机PV电池,科学家长期以来认为高效率的关键在于电池两个结构的纯度,即接收器和给电子体。为了提高电池效率,许多研究人员专注于调整现有给电子体和接收器材料的骨架或设计新材料。
然而,现在,连接光伏电池核心阵列的改进的新途径是更有效的有机PV表面。使用伯克利实验室先进光源(ALS)的科学家已经展示了一种替代的,可能更容易的前进路线。
北卡罗来纳州立大学领导的研究人员发现,尺寸对高效聚合物/有机光伏电池至关重要。该团队表明,不纯的区域,足够小,可以提高聚合物有机光伏电池的性能。有机PV作为可再生和经济上可行的电能的潜在来源具有重要意义。
将聚合物链与有机富勒烯混合的材料,从溶液中加工,实现了超过记录8%的功率转换效率,其记录由PTB7(聚合物)和PC71BM(基于C70的富勒烯)的混合物保持。添加溶剂二碘辛烷(DIO)可提高效率,但性能增强的确切来源尚不清楚。
使用ALS技术,研究了由氯苯(CB)溶液制备的PTB7:PC71BM薄膜,添加和不添加溶剂DIO。该研究表明,没有溶剂添加剂的薄膜具有约177纳米(nm)的主要接收器区域尺寸。
添加溶剂使受体区域尺寸缩小至约34nm,同时保持膜的组成和结晶度,并且效率增加42%。结果表明,DIO添加剂不会影响结晶度或组成,而是有助于更好地将富勒烯分散在“饱和的”聚合物/富勒烯基质中。
因为富勒烯聚集体尺寸的减小增加了相之间的界面面积,所以对聚合物中光电流的测量结果增加的一种解释是聚合物链直接进入富勒烯聚集体有利于有效的电子/空穴电荷分离。
基本太阳能电池分层结构
上述聚合物/富勒烯太阳膜的分子图显示了接收器域和给电子体域之间的界面。红点是PC71BM分子,蓝线代表PTB7链。激子显示为黄点,紫点为电子,绿点为孔。
接下来,让我们回顾一下单结构背板开发的改进。用于PV模块的背板材料有多种用途,例如提供电绝缘,环境保护和结构支撑。这些功能对于在其附近工作的人员及其所连接的结构的安全至关重要。
光伏背板市场的复合年增长率超过20%,到今年年底将达到13.7亿美元的全球市场规模。
背板通常由多层板层压板组成,并提供一系列功能,包括:
•抗穿性和耐磨性
•防水
•电绝缘
•模块寿命期间的紫外线(UV)稳定性和湿度稳定性
•并可通过优化的内部反射提高效率
背板关键的特性是剥离强度,水蒸气透过率(WVTR)和介电强度。由陶氏太阳能解决方案开发的Enlight BEC(背面密封剂复合材料)薄膜是一种单一结构(二合一溶液),可用作刚性结晶硅(c-Si)太阳能电池板的背面密封剂和背板。
Enlight Back Encapsulant复合薄膜采用三层共挤聚烯烃基复合材料,其中包含集成在背板中的高级密封剂层。创新的共挤技术可生产出光滑的复合薄膜。得到的薄膜具有三个无缝集成的层:外层,粘合层和密封层。
共挤出工艺在组分的分子水平上产生优异的层状缠结。这消除了层间出现粘合问题的可能性,粘合可能伴随着单独的背面密封剂和底片层的更传统的层压过程出现。
该薄膜具有显着的加工和性能优势。它消除了分层,改善了电绝缘性,并提供更高水平的防潮性。即使在严格的热处理之后,层之间仍保持高粘合性。共挤出的薄膜可以满足高电压要求。
Enlight BEC(背面密封剂复合材料)底片薄膜放置(左)和挤出层压结构(右)。
最后,我们来看看保护性背板技术。由DuPont Photovoltaic Fluoromaterials开发的TPNext是一种专有的层压板,由Tedlar聚氟乙烯(PVF)薄膜,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜和独特的挤出涂层连接层组成。连接层确保底片材料和EVA之间的粘合。
粘合必须经受初始粘合措施,例如无湿循环,湿热和热循环。该技术旨在通过以下方式提高基于c-Si模块的质量和可制造性:
•提高与密封剂的粘合力
•提高抗紫外线能力
•在背板生产过程中实现更快的吞吐量
层压技术:
•减少有机溶剂型粘合剂的使用
•为EVA密封剂提供卓越和连续的粘合力
•提供改善的抗紫外线性(文章来源于网络)