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(資料圖)

伴隨著地球承載壓力的越來(lái)越大，能源危機(jī)日益凸顯，而開(kāi)發(fā)新型可再生能源和提高能源利用率也就成為了生產(chǎn)與發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。于是，作為不竭之能源，太陽(yáng)能便備受全球研究人員的關(guān)注，對(duì)于有機(jī)太陽(yáng)能電池的研發(fā)勢(shì)在必行。

所謂有機(jī)太陽(yáng)能電池，顧名思義，就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽(yáng)能電池；主要是以具有光敏性質(zhì)的有機(jī)物作為半導(dǎo)體的材料，以光伏效應(yīng)而產(chǎn)生電壓形成電流,實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的效果。其中，對(duì)于半導(dǎo)體材料的選擇，通常是顏色越透明、導(dǎo)電性能越好，越優(yōu)良。但是，很少有材料能將這兩者進(jìn)行完善結(jié)合，直到科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)納米二氧化錫SnO2。

二氧化錫兼具透明和導(dǎo)電性

基于半導(dǎo)體越透明，透過(guò)的光就越多這一點(diǎn)原理，二氧化錫被應(yīng)用于太陽(yáng)能電池是再合適不過(guò)的。研究人員將二氧化錫制作成薄膜后發(fā)現(xiàn)，這種薄膜可透過(guò)的波段包括可見(jiàn)光和近紅外光（太陽(yáng)能能量的主要集中區(qū)域），這對(duì)于光伏太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換率有很大的益處，大大提升了太陽(yáng)能電池板的功率。

同時(shí)，遷移率則是衡量半導(dǎo)體性能好壞的重要指標(biāo)。SnO2薄膜中的電子遷移率非常高，這也是SnO2能夠兼?zhèn)鋵?dǎo)電和透明的特性，成為一種絕佳半導(dǎo)體材料的根本原因；更是因此被廣泛應(yīng)用于氣敏傳感器、透明導(dǎo)電薄膜、太陽(yáng)能電池、催化劑等領(lǐng)域。

有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率新突破

有機(jī)太陽(yáng)能電池非常薄，可以彎曲，并且易于制造。其中，聚合物和小分子將光轉(zhuǎn)化為在電極處收集的電荷，電池則由不同層的薄膜制成——每一層都有自己的特性——堆疊在基板上；而最重要的是將光轉(zhuǎn)化為電荷并將電子與空穴分離的光敏層，以及選擇性地將電子引向電極的傳輸和阻擋層。

相較于傳統(tǒng)的硅基光伏電池，有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率相對(duì)要低很多。但是，經(jīng)過(guò)不斷地探索研究，荷蘭格羅寧根大學(xué)的應(yīng)用物理學(xué)家制造出了一種效率超過(guò)17%的有機(jī)太陽(yáng)能電池，是目前此類電池效率的最高水平。通常在大多數(shù)有機(jī)太陽(yáng)能電池中，電子傳輸層是由位于活性層下方的氧化鋅制成的。而今，研究人員在試驗(yàn)了使用氧化錫作為傳輸層的想法后表示，氧化鋅比氧化錫更具光活性，而氧化錫則會(huì)帶來(lái)更高的器件穩(wěn)定性。

“我們使用了原子層沉積，因?yàn)檫@種技術(shù)方法可以生長(zhǎng)出質(zhì)量卓越的層?！备窳_寧根大學(xué)澤尼克高級(jí)材料研究所光物理和光電子組的博士生Garcia Romero說(shuō)，“我們實(shí)現(xiàn)了17.26%的效率，刷新了歷史紀(jì)錄。而且，作為太陽(yáng)能電池質(zhì)量的重要參數(shù)，其填充因子高達(dá)79%，與此類結(jié)構(gòu)的記錄值一致?！毖芯咳藛T還表示，可以通過(guò)改變材料沉積的溫度來(lái)調(diào)整氧化錫層的光學(xué)和結(jié)構(gòu)特性。例如，在140攝氏度下沉積的傳輸層的電池中達(dá)到了最大的功率轉(zhuǎn)換。同樣的結(jié)果在兩種不同的有源層上得到了證明，這意味著氧化錫以一種通用的方式提高了效率。