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由有機塑膠製成的廉價薄膜光伏電池可能是提高太陽能發電產量的最快方法之一——如果它們能夠更好地將太陽能轉化為電能的話。
根據西雅圖華盛頓大學以化學家大衛·金格為首的研究團隊的說法，解鎖有機薄膜能力的關鍵之一是透過研究其在奈米尺度上的結構，從而更好地瞭解電荷如何在太陽能電池中移動。
金格表示，他的團隊已經能夠做到這一點，直接測量了在太陽能電池塑膠製造過程中形成的每個微小氣泡和通道所攜帶的電流，從而更好地瞭解太陽能電池如何將光轉化為電能。這些資訊可以幫助工程師們克服難題，即如何哄騙這些碳基材料可靠地形成最廉價、最高效的結構，用於產生電流並將電流輸送到電池外部的電線中。
金格說，塑膠太陽能電池通常是透過將兩種材料混合成薄膜，然後在烘烤過程中形成氣泡和通道來製造的，就像蛋糕糊一樣。氣泡和通道的數量（大約比人類頭髮小 10,000 倍）以及它們的配置可以透過施加的熱量和持續時間來改變。
這項知識的直接目標是製造出由有機材料大規模生產的薄膜太陽能電池，這些電池能夠以 10% 的效率將光轉化為能量。早期的有機太陽能電池只能達到 2% 或 3% 的效率，而最近它們已經達到約 7% 的效率。儘管如此，金格說，“你可以在實驗室中達到 7% 的效率，但最終批次生產的電池只有 3% 的效率。”
10% 的效率目標被認為是當有機薄膜太陽能電池準備好商業化時的臨界點，金格說。在這一點上，太陽能電池製造商（更不用說能源消費者了）通常關心的是每瓦能量的成本、太陽能電池的使用壽命以及它們的峰值效能。他補充說，由於目前沒有人大規模生產有機薄膜太陽能電池，因此很難知道這一過程將如何影響它們的質量或它們最終的成本。
金格說：“有機材料引起了很多興奮，因為它們有可能使用豐富的材料以非常低的成本製造出來。”他的論文由華盛頓大學的研究人員利亞姆·平格里和奧巴迪亞·裡德共同撰寫，並於上個月在美國化學學會期刊 奈米快報 線上發表。
儘管有機薄膜太陽能電池的成本預計很低，但其效率要趕上正在使用和開發的其他技術還有很長的路要走。一些矽基太陽能電池在實驗室中已達到超過 40% 的效率。* 同時，加州大學洛杉磯分校的研究人員報告稱，使用銅銦鎵硒 (CIGS) 製成的太陽能電池實現了 9.13% 的效率，並樂觀地認為他們將達到 15% 或 20% 的目標。
麻省理工學院的機械工程教授伊曼紐爾·薩克斯聲稱，他已經找到了提高普通光伏電池從陽光中發電量的漸進方法，而無需增加成本。一年前，他說他將由多晶矽製成的測試電池的轉換效率從典型的 15.5% 提高到近 20%——與價格更高的單晶矽電池相當。
這些改進可能會將光伏發電的成本從目前的每瓦 1.90 美元至 2.10 美元降至 1.65 美元。薩克斯預計，透過額外的調整，在四年內將能夠製造出每瓦 1 美元發電的太陽能電池，這一壯舉將使太陽能發電與燃煤發電廠的發電具有競爭力。
* 注（09 年 8 月 7 日）：科羅拉多州國家可再生能源實驗室的研究人員能夠實現 40.7% 的效率，但這需要使用聚光裝置，如微型塑膠透鏡和反射鏡。更傳統的矽晶片的效率不超過 30%。