世紀(jì)新能源網(wǎng)訊，澳大利亞悉尼大學(xué)聯(lián)合德國亥姆霍茲材料和能源中心研究人員利用光化學(xué)上變頻（photochemical upconversion）技術(shù)改善氫化非晶硅薄膜太陽電池的捕光效率。單閾值太陽電池具有根本上的局限性，因其只能利用超過一定能量的光子。收集低于閾值的光子，重新輻射以形成較短的波長，可以提高這些設(shè)備的效率。研究人員利用基于有機(jī)分子的敏化三重態(tài)-三重態(tài)湮沒的背部上變頻器，采用非相干光化學(xué)工藝將600-750 nm范圍的低能量光轉(zhuǎn)換為550-600 nm的光。在輻照相當(dāng)于（48±3）倍太陽光（AM 1.5）條件下，測量的720 nm處峰值效率增幅為（1.0±0.2）%。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Energy & Environmental Science》上。

普林斯頓大學(xué)研究人員模仿天然葉片，在聚合物光伏材料表面形成細(xì)紋和褶皺，擴(kuò)大了光伏器件的捕光效率，在近紅外線區(qū)域聚合物光伏的外量子效率提升了600%以上，將可利用光譜波長范圍擴(kuò)大了200 nm。研究人員仔細(xì)加工了一層液體感光膠粘劑，采用紫外線進(jìn)行固化。通過控制不同部分膠粘劑的固化速度，將應(yīng)力引入聚合物材料中，在表面生成波紋，較淺的為細(xì)紋，較深的是褶皺。表面兼有細(xì)紋和褶皺，會(huì)產(chǎn)生最好的效果。電池板表面的褶皺會(huì)引導(dǎo)光波穿過材料，方式上很像河槽疏導(dǎo)水流穿過農(nóng)田，如此使光線進(jìn)入光伏材料內(nèi)部能停留較長的時(shí)間，從而更多地吸光和發(fā)電。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Nature Photonics》上。

美國、韓國和德國研究人員合作研究了目前性能最佳的有機(jī)光伏材料之一——聚咔唑共軛聚合物分子PCDTBT的結(jié)構(gòu)特征，利用布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室國家同步輻射光源（NSLS）的高分辨率X射線散射技術(shù)把PCDTBT薄膜暴露于高強(qiáng)度X射線束下，揭示了高溫下形成的晶狀相（crystalline-like phase），表明這種結(jié)構(gòu)包含共軛主鏈對（conjugated backbone pairs）層，這種模式顯著不同于單主鏈結(jié)構(gòu)。經(jīng)過分析這些散射模式，研究人員發(fā)現(xiàn)了波動(dòng)性，沿著這些聚合物主鏈，也發(fā)現(xiàn)了鄰近主鏈中的波動(dòng)如何相互轉(zhuǎn)移。研究人員進(jìn)行分子模型模擬，能夠預(yù)測哪種聚合物主鏈配置最穩(wěn)定。在共軛聚合物中，主鏈提供導(dǎo)電路徑，而烷基側(cè)鏈類似簡單的油，提供加工所需的溶解度。雖然很必要，但是這些側(cè)鏈會(huì)干擾聚合物的電氣性能。而PCDTBT的主要成分是主鏈，只有很少的烷基材料。類似油和水，這種聚合物共軛主鏈對會(huì)發(fā)生相分離，離開它們的烷基側(cè)鏈，產(chǎn)生雙層結(jié)構(gòu)，正是這種結(jié)構(gòu)特征帶來了材料的優(yōu)良電氣性能，這種認(rèn)識可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)新的有機(jī)太陽能材料。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Nature Communications》上。