文丨中國(guó)能源報(bào)記者 王海霞
在日前召開(kāi)的2023INNO CHINA中國(guó)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新大會(huì)——“綠色科技 能源創(chuàng)新”碳中和主題論壇上，北京大學(xué)博雅特聘教授占肖衛(wèi)表示，盡管我國(guó)晶硅產(chǎn)業(yè)在全球領(lǐng)先，但輕薄柔塑料太陽(yáng)能電池與晶硅光伏電池相比，具有密度更低、厚度更薄、制備工藝更簡(jiǎn)便、能耗更低等特點(diǎn)，將為光伏領(lǐng)域發(fā)展帶來(lái)前所未有的新機(jī)遇。
占肖衛(wèi)教授指出，與晶硅相比，聚合物半導(dǎo)體本身具有柔性，而晶硅是做不到的。另外塑料太陽(yáng)能電池可以做得非常薄，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)別的薄。在制備工藝方面，塑料電池可以通過(guò)常溫印刷的方式來(lái)制備，相比之下，晶硅電池需要在高溫條件下操作的復(fù)雜工藝，能耗較大。輕薄柔塑料太陽(yáng)能電池具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可在建筑一體化應(yīng)用、可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域廣泛采用。
據(jù)介紹，2015年之前，富勒烯一直占據(jù)著有機(jī)光伏領(lǐng)域電子受體材料的統(tǒng)治地位。然而，富勒烯在可見(jiàn)光區(qū)吸收弱，能量損失大，器件效率已觸碰天花板。另外，富勒烯球形分子易聚集，形貌穩(wěn)定性差，器件壽命受限。早期對(duì)替代富勒烯的新型受體的探索很少，器件效率很低，且長(zhǎng)期停滯不前。整個(gè)領(lǐng)域因?yàn)槭荏w這塊短板遭遇發(fā)展瓶頸，創(chuàng)制高性能的新型受體材料是亟待解決的挑戰(zhàn)性難題。
占肖衛(wèi)教授團(tuán)隊(duì)于2006年率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)展了新一代電子受體的研究，經(jīng)過(guò)10年探索，于2015年發(fā)明了被譽(yù)為“明星分子”的ITIC，該發(fā)明開(kāi)創(chuàng)了“稠環(huán)電子受體”這一高性能新穎受體體系，具有“里程碑”和“劃時(shí)代”的意義。稠環(huán)電子受體顛覆了富勒烯等經(jīng)典體系，開(kāi)啟了“后富勒烯時(shí)代”，突破了有機(jī)光伏的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了器件效率的飛躍，為光伏領(lǐng)域發(fā)展帶來(lái)了前所未有的新機(jī)遇。
這項(xiàng)研究屬于國(guó)家基金委立項(xiàng)的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，國(guó)家基金委項(xiàng)目總結(jié)時(shí)評(píng)價(jià)：這是中國(guó)學(xué)者原創(chuàng)設(shè)計(jì)新型有機(jī)光伏材料體系。美國(guó)《科學(xué)》雜志也曾對(duì)這一成果進(jìn)行專題報(bào)道稱：“ 北京大學(xué)占肖衛(wèi)團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)了全新的非富勒烯體系，使有機(jī)光伏效率接近鈣鈦礦?！?/span>
作為后起之秀，有機(jī)光伏如何能在晶硅光伏作為主流、和鈣鈦礦異軍突起的光伏市場(chǎng)中分一杯羹？占肖衛(wèi)教授表示，最可行方案就是利用有機(jī)光伏的半透明特性，比如用來(lái)做玻璃幕墻、溫室大棚等。他分析稱：“以做玻璃幕墻為例，我國(guó)的窗戶面積約為140億平方米，如果20%安裝半透明的有機(jī)電池，按照年日照2000小時(shí)計(jì)算，可以發(fā)電5600億度，前景非常可期?！?/span>
本次碳中和主題論壇主辦方為《北大創(chuàng)新評(píng)論》，評(píng)論執(zhí)行主編謝艷表示，作為北京大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院發(fā)起設(shè)立的學(xué)術(shù)型智庫(kù)，北大創(chuàng)新評(píng)論專注于將產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)理論、產(chǎn)業(yè)科學(xué)知識(shí)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用工具傳遞給市場(chǎng)決策者，助推產(chǎn)學(xué)研交叉融合與革新發(fā)展。
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