当你的太阳能电力时，您可以召唤跨越屋顶长度或大型太阳能电池板的图像太阳能农场在一个领域。但是，如果你可以在混合动力汽车的天窗中放置太阳能电池板，在帐篷或办公大楼的窗户内？如果您可以使用宽敞的太阳能电池板在偏远地点供电疫苗冰箱，可以在邮寄管中供电这些只是一种相对新的技术的可能应用，称为有机太阳能电池（OSC），至少在与20世纪50年代以来一直存在的硅太阳能技术相比。
与传统的硅太阳能技术一样，OSC将太阳的能量转化为可用的电力。但它们比传统的太阳能光伏更多功能。oscs是轻质和灵活的，可以是半透明或各种颜色。这些品质为它们提供纺织，车辆和建筑集成太阳能电池的潜在应用，以及在不存在的区域中创造电力。
独特的应用
虽然需要额外的资金和研究来将OSC带到商业市场，但专家认为他们将在太阳能技术的未来发挥重要作用。也就是说，它们不会用硅太阳能电池替换或竞争头部到头部。“我们不应该期望看到奥斯普的广阔领域，就像那些在硅太阳能农场产生吉伐，”格鲁吉亚理工学院的化学教授Seth Marder说。硅太阳能适合提供大型太阳能，而OSC具有其他独特的优势，指导其现实世界的应用。
OSC的两个独特功能是它们的薄弱和灵活性。虽然典型的硅太阳能电池与人头发的平均宽度大致厚，但大多数OSC大约一千次稀释剂。由于它们的薄性和灵活性，OSC可以在弯曲表面和柔性背板上制造。例如，它们可以被修补或集成在帐篷，背包甚至衣服的织物中。这些产品中的大多数仍在开发上并占据了一个利基市场，但它们展示了OSC提供的创新创造力。使用OSC技术，可以使用太阳能电池的可能性，从而大大扩展到屋顶和太阳能农场之外。
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OSC也可以制作透明，半透明或以各种颜色。结果，有许多潜在的建筑用途应用。例如，透明OSC可以集成到窗口中以产生从阳光中的能量，否则可能会温暖房间并有助于更高的空调成本。弗兰克斯因此北卡罗来纳州立大学的材料科学和工程教授提供了另一种应用：OSC可以用于天窗，以帮助电动电动和混合动力车辆。
此外，低前额投资和潜在的低产品运输成本使OSC技术能够对发展中国家的社区提供缺乏电网和建立一个金融意味着的社区。奥斯普在波士顿大学化学副教授Malika Jeffries-El解释了“将权力带来权力不存在权力”。在这些情况下，OSC技术可以为诸如照明，充电手机和制冷药物和疫苗等任务所需的较小量提供基本电力。
OSC的另一个卖点是，它们的能量较小，而不是硅太阳能电池。非常热的炉子 - 需要2,700度的华氏度 - 需要为硅太阳能电池产生高纯度硅。通过比较，通过简单地将单元的层印刷到类似于用于打印报纸的过程中的过程中，可以通过简单地将电池的层作为用于打印报纸的过程来制造大规模OSC。因为该过程消耗较少的能量，因此OSC具有比硅电池更短的能量投资回报时间。换句话说，OSC需要更短的时间来生成制造它们所花费的能量量。
这个怎么运作
第一个有机太阳能电池于1958年开发，但直到2000年代，OSC效率显着提高。这种改进的OSC技术从有机发光二极管领域出现，通常称为OLED。OLED技术目前在市场上使用了许多电视和电话屏幕。在OLED屏幕中，一层有机分子（主要由碳和氢原子组成的分子）在施加电流时发光。OSC基本上以相反的方式工作 - 有机分子层在暴露于光线时产生电流。
有机太阳能电池由多层材料组成，其中一个是受体层。当阳光击中电池时，从有机分子层释放电子，并且受体的作用是将电子对电极通向电极。该过程导致充电的积累，这是产生电力的。
随着非富富勒烯受体的发展，OSC的效率急剧增加。图表由Felipe Larrain提供
传统上，OSC中最常用的受体是基于富勒烯的材料 - 由60个碳原子组成的分子，该分子在类似于足球的结构中连接在一起。然而，对于富勒烯受体，OSC的效率仅限约10％。换句话说，只有10％的阳光击中太阳能电池被转换为电力。因此，研究人员旨在探索新类型的受体层作为提高OSC效率的手段。
允许OSC实现更高效率的突破是发展非富勒烯受体（NFAS）。随着NFA的效率急剧增加 -最多18岁百分之几年。这使OSC带到了下端平均市售硅太阳能电池的18％至22％效率。这种效率的效率超出了许多专家的期望，其中一些人在奥斯普效率徘徊在3％左右时，其中一些人开始在该领域工作。“如果10年前你告诉我，我们将有18％效率的有机太阳能电池，我会笑，”芒德说。
克服的障碍
在OSC可以广泛销售之前，还有很多工作要做。最大挑战之一是制造过程中使用的溶剂。大多数最佳性能的OSC使用氯化溶剂，目前既有健康和环境危害。“在缩放OSC制造时，您必须考虑在制造工厂工作的人的曝光，”格鲁吉亚理工学院电气电脑工程教授Bernard Kippelen说。迄今为止的研究主要集中在获得越来越高的效率上，而是因为Kippelen说，“我们需要一种超越一个数字的方法。”为了使OSC成为可行的技术，必须优化制造过程，使其更安全，更具成本效益。
有机太阳能电池需要更短的时间来产生制造它们的能量量。
OSC的批量生产的另一个屏障是在理想实验室条件下测试的个体细胞的效率和对较大模块证明的效率之间的差异。单个细胞可以具有高效率，但是将多个电池组装成模块，面板或阵列需要额外的电连接，这将降低效率。然而，随着Kippelen指出，预计这种差异是预期的。“在细胞效率的增加反映在制造线路的模块的效率中，有所需要一段时间，”他说。“硅太阳能电池也是如此。”
OSC研究的资金是另一个问题。在美国，太阳能电池研究的大部分资金来自政府机构，如能源部。然而，根据Kippelen的说法，“很多资金来源有点干涸，以便在OSC上进行研究，”由于呼叫迅速扩张的太阳能电池涌现出来佩洛夫斯基斯。“在某些情况下，佩罗夫斯基特的使用仍然有很多兴奋，因为它们的效率甚至比硅更高。”然而，即使在美国奥斯斯的资金下降，中国仍然持续到Spearhead OSC的研究和开发。“在美国的工作量[关于OSC研究]的工作量是中国工作量的一小部分，”Marder说。“中国人民正在全面爆炸。”
乐观理由
未来的世界能源消耗将继续上涨，特别是发展中国家渴望发达国家享受的按需能源产量的同样效益。Marder，Kippelen，Jeffries-El等研究人员称OSC技术有可能在全球对可再生能源过渡中发挥独特而重要的作用。近期OSC效率的增加为18％，有许多研究人员致力于推进这项技术，科学家们正在调查串联OSC（使用两种吸收不同波长的阳光波长的材料）来捕获更多能量。有些人希望这种发展可以提高OSC效率，更高甚至高达20％。
Kippelen要求进行OSC技术的长期视图。“太阳能技术将在很长一段时间内，”他说，“我真的相信OSC，随着时间的推移，将成为一个非常重要的技术。”
编辑注意：Kellie Stellmach将这个故事写作了作为参与者奴隶制导师计划。她是追求她的博士学位的研究生。在格鲁吉亚科技的化学中。她的研究与有机太阳能电池领域无关。虽然她拿了一个患有Seth Marder的课程，但在她是学生之前，这个故事的采访是在他的学生之前完成的。
