太陽(yáng)能板的發(fā)電原理為將日照輻射轉(zhuǎn)換成電力,那么也可以用室內(nèi)燈光來(lái)發(fā)電嗎?最近印度科學(xué)家就透過(guò)研發(fā)出紙質(zhì)基板的有機(jī)太陽(yáng)能模塊,兼具成本與環(huán)境優(yōu)勢(shì),1000 LUX 下功率密度達(dá)每平方公分 12μW(微瓦特),未來(lái)有望為小型電子設(shè)備供電。
目前常見(jiàn)的硅晶太陽(yáng)能板無(wú)法吸收室內(nèi)光,硅晶太陽(yáng)能的可吸收光譜有限,畢竟硅的能隙是 1.1 電子伏特,僅能吸收約 1,000 納米以下的近紅外光、可見(jiàn)光及紫外光,而室內(nèi)可見(jiàn)光波長(zhǎng)因不同燈光,約 380 到 780 納米,因此硅晶太陽(yáng)能電池移到室內(nèi)后通常轉(zhuǎn)換效率不佳,只有 10% 左右。
因此若想要開(kāi)發(fā)室內(nèi)可用的太陽(yáng)能板,大多都另辟道路,不再使用硅晶圓,像是印度理工大學(xué)坎普爾分校(IIT Kanpur)就利用「紙」制造可以彎曲、垃圾量又少的可撓式太陽(yáng)能基板,同時(shí)團(tuán)隊(duì)還研發(fā)出特殊的阻擋層,因此才可以在上方建構(gòu) 12×12 平方公分的有機(jī)太陽(yáng)能子模塊(sub-modules),其有效面積為 108 平方公分,在 1,000lux 的冷光 LED 燈光下,性能可與硅晶太陽(yáng)能相當(dāng)。
團(tuán)隊(duì)主要測(cè)試 PTB7:PCBM 與 P3HT:PCBM 兩種有機(jī)太陽(yáng)能組合,在標(biāo)準(zhǔn)照明、以 AM1.5G 光譜的總照度 963.75W/m2 量測(cè),兩種混合物有機(jī)太陽(yáng)能光敏層的轉(zhuǎn)換效率達(dá) 4.23% 與 2.38%,團(tuán)隊(duì)指出,這是紙質(zhì)基材有機(jī)太陽(yáng)能效率最高的紀(jì)錄。
IIT Kanpur 電機(jī)工程教授 S. Sundar Kumar Iyer 表示,1,000 LUX 冷光 LED 燈光下,功率密度達(dá)每平方公分 12μW(太陽(yáng)能計(jì)算器使用需約 5μW),表現(xiàn)與轉(zhuǎn)換效率達(dá) 15% 的硅晶太陽(yáng)能相似,在相同環(huán)境表現(xiàn)下,硅晶太陽(yáng)能的功率密度為每平方公分 13μW,團(tuán)隊(duì)則認(rèn)為這證明有機(jī)太陽(yáng)能在室內(nèi)的可行性。
若是改用面積更小的紙質(zhì)太陽(yáng)能基材, PTB7:PCBM 與 P3HT:PCBM 的效率分別為 6.44% 與 3.37%,表現(xiàn)也是有紀(jì)錄以來(lái)最高,團(tuán)隊(duì)指出,若采用效率更高的光敏層,有機(jī)太陽(yáng)能的效率應(yīng)更上一層樓,室內(nèi)和室外應(yīng)用都是理想的選擇。
目前常見(jiàn)的硅晶太陽(yáng)能板無(wú)法吸收室內(nèi)光,硅晶太陽(yáng)能的可吸收光譜有限,畢竟硅的能隙是 1.1 電子伏特,僅能吸收約 1,000 納米以下的近紅外光、可見(jiàn)光及紫外光,而室內(nèi)可見(jiàn)光波長(zhǎng)因不同燈光,約 380 到 780 納米,因此硅晶太陽(yáng)能電池移到室內(nèi)后通常轉(zhuǎn)換效率不佳,只有 10% 左右。
因此若想要開(kāi)發(fā)室內(nèi)可用的太陽(yáng)能板,大多都另辟道路,不再使用硅晶圓,像是印度理工大學(xué)坎普爾分校(IIT Kanpur)就利用「紙」制造可以彎曲、垃圾量又少的可撓式太陽(yáng)能基板,同時(shí)團(tuán)隊(duì)還研發(fā)出特殊的阻擋層,因此才可以在上方建構(gòu) 12×12 平方公分的有機(jī)太陽(yáng)能子模塊(sub-modules),其有效面積為 108 平方公分,在 1,000lux 的冷光 LED 燈光下,性能可與硅晶太陽(yáng)能相當(dāng)。
團(tuán)隊(duì)主要測(cè)試 PTB7:PCBM 與 P3HT:PCBM 兩種有機(jī)太陽(yáng)能組合,在標(biāo)準(zhǔn)照明、以 AM1.5G 光譜的總照度 963.75W/m2 量測(cè),兩種混合物有機(jī)太陽(yáng)能光敏層的轉(zhuǎn)換效率達(dá) 4.23% 與 2.38%,團(tuán)隊(duì)指出,這是紙質(zhì)基材有機(jī)太陽(yáng)能效率最高的紀(jì)錄。
IIT Kanpur 電機(jī)工程教授 S. Sundar Kumar Iyer 表示,1,000 LUX 冷光 LED 燈光下,功率密度達(dá)每平方公分 12μW(太陽(yáng)能計(jì)算器使用需約 5μW),表現(xiàn)與轉(zhuǎn)換效率達(dá) 15% 的硅晶太陽(yáng)能相似,在相同環(huán)境表現(xiàn)下,硅晶太陽(yáng)能的功率密度為每平方公分 13μW,團(tuán)隊(duì)則認(rèn)為這證明有機(jī)太陽(yáng)能在室內(nèi)的可行性。
若是改用面積更小的紙質(zhì)太陽(yáng)能基材, PTB7:PCBM 與 P3HT:PCBM 的效率分別為 6.44% 與 3.37%,表現(xiàn)也是有紀(jì)錄以來(lái)最高,團(tuán)隊(duì)指出,若采用效率更高的光敏層,有機(jī)太陽(yáng)能的效率應(yīng)更上一層樓,室內(nèi)和室外應(yīng)用都是理想的選擇。