在基本的有機(jī)太陽(yáng)能電池中，有機(jī)半導(dǎo)體薄膜夾在兩個(gè)電極之間。該薄膜將有機(jī)半導(dǎo)體層中產(chǎn)生的電荷提取到外部電路中。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為，電極表面需要達(dá)到100%導(dǎo)電，才能最大限度地提取電荷。

英國(guó)華威大學(xué)（University of Warwick）的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在有機(jī)太陽(yáng)能電池中，只要電極表面有1%的面積導(dǎo)電，就能充分發(fā)揮功效。因此，在電極與捕光有機(jī)半導(dǎo)體層之間的界面處，可以使用一系列復(fù)合材料，來(lái)改善器件性能和降低成本。化學(xué)系首席研究員Ross Hatton表示：“人們普遍認(rèn)為，想要優(yōu)化有機(jī)太陽(yáng)能電池性能，需使電極和有機(jī)半導(dǎo)體之間的界面，達(dá)到面積最大化。我們對(duì)此提出質(zhì)疑。”為了找到答案，研究人員研制出一種電極模型，對(duì)表面進(jìn)行系統(tǒng)化改造。從中可以看出，即使電極表面99%都絕緣，只要導(dǎo)電區(qū)域距離不遠(yuǎn)，其表現(xiàn)與表面100%導(dǎo)電時(shí)一樣。

在高性能有機(jī)太陽(yáng)能電池中，電極和集光有機(jī)半導(dǎo)體層之間的界面處，設(shè)有額外的透明層。對(duì)于優(yōu)化設(shè)備中的光分布和提高穩(wěn)定性，這些透明層必不可少。當(dāng)然，前提是必須將電荷傳導(dǎo)到電極上。這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，因?yàn)槟軌蛲瑫r(shí)滿足所有要求的材料并不多。博士后研究員Dinesha Dabera解釋說(shuō)：“從新發(fā)現(xiàn)中可以看出，絕緣體和導(dǎo)電納米顆粒復(fù)合材料，在這方面具有很大的應(yīng)用潛力，比如碳納米管、石墨烯碎片或金屬納米顆粒。這些材料有助于提高設(shè)備性能，降低成本。目前，有機(jī)太陽(yáng)能電池非常接近但沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，因此，如有任何技術(shù)，能進(jìn)一步降低成本，同時(shí)提高性能，都有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。”

有機(jī)太陽(yáng)能電池不含毒元素，可在低溫下采用輥對(duì)輥式沉積（roll-to-roll deposition）加工。因此，這種電池更具有環(huán)保性，不僅碳足跡極低，而且能源回收時(shí)間短。Hatton說(shuō)：“我們所要做的是，演示太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)方法，提供更廣泛的材料選擇，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。”

Hatton表示：“目前，人們對(duì)太陽(yáng)能電池的需求迅速增長(zhǎng)。這種電池可安裝于輕質(zhì)、可調(diào)色柔性基板。傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池，很適合在太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)和建筑物屋頂上，用于大規(guī)模發(fā)電。但是，它們很難滿足電動(dòng)汽車的需求，也難以集成到建筑物的窗戶上，而這些已不再是小眾應(yīng)用。有機(jī)太陽(yáng)能電池可以安裝在這些曲面上，并且非常輕巧，又不占空間。這一發(fā)現(xiàn)或?qū)⑼苿?dòng)新型柔性太陽(yáng)能電池的發(fā)展，給設(shè)計(jì)者提供更多的材料選擇，以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。”