在绿色能源革命浪潮中,半透明有机太阳能电池被视为建筑光伏一体化、农业大棚发电等场景的理想选择,却长期深陷透光率与光电效率难以兼得、使用寿命短的困局。江西师范大学煦禾光能团队历经数年艰苦攻关,成功破解这一核心难题,实现了透光率40%与光电转化效率15.5%的高效平衡,同时延长了电池寿命,为有机光伏产业化注入强劲动能。
有机太阳能电池以其轻质、柔性、可溶液加工及低成本优势,在对透光性有要求的场景中,如玻璃幕墙、温室大棚等展现出独特价值。然而,其产业化之路主要面临透光发电难两全的问题。如何突破这一难题,成为全球学术界与产业界亟待解决的痛点。
2022年,煦禾光能团队正式成立。团队成员通过深入研究文献,意识到半透明有机太阳能电池在实现透光与发电性能平衡方面存在显著挑战,同时认识到其在曲面建筑和农业大棚等应用场景中的巨大市场潜力。为了应对这一挑战,团队成员分工明确,广泛查阅文献资料,并实地考察了3省5家光伏农业示范园,进行了深入的市场调研。在调研过程中,发现半透明有机太阳能电池面临的两大核心问题:透光发电难以兼顾,稳定性差。团队将主攻方向锁定在破解透光与发电的“平衡”难题,立志开发性能好、可规模化制备的实用化技术。
科研之路从无坦途。煦禾光能团队的突破之旅,写满了汗水、智慧与坚持。
团队成员们分工协作,各展所长。成员们通过反复调控印刷参数,成功提升了器件的光电转化效率。然而,当试图同时提升透光率时,效率与透光率便如“鱼与熊掌”,在传统二元材料体系下难以兼得,优化陷入僵局。
在导师指导下,团队采用“三元策略”。经过大量材料组合筛选和120余次关键实验的反复试错与优化,团队成功确定最佳三元共混体系,突破了近红外吸收瓶颈,实现了透光率与光电效率的协同提升,攻克了核心平衡难题。
但核心平衡的突破带来了新挑战,应用于器件上,寿命骤降。团队迅速锁定问题根源——有机光伏活性层形貌不稳定,对外界环境敏感。从分子修饰、界面创新到封装工艺,团队成员们密切配合,进行了超过500次的配方调整。最终,成功将电池在加速老化测试中的寿命(效率衰减至初始值85%的时间)大幅提升。
在攻克平衡与寿命两大难题后,团队持续优化整体性能,显著降低了生产成本,为规模化应用铺平了道路。
科研成果的价值在于应用。依托导师的横向课题支持,煦禾光能团队积极推动技术走出实验室。于浙江省杭州市进行试点应用,将研发的光伏材料应用于农业光伏大棚,实现了种植和发电的双丰收。
突破“透光与发电”的平衡仅是起点,未来,团队将扎根江西师大,深耕有机光伏,持续突破核心难题,为中国乃至世界行业发展贡献力量!