近年來，全球環(huán)境與能源問題日益加劇。作為一種清潔、環(huán)保、可再生、易獲取的新能源，光伏（PV）電池引起了社會各界的廣泛關注。

光伏技術的核心，就是利用半導體材料將光轉(zhuǎn)化為電。其主要原理是：當太陽光照在半導體P-N結(jié)上，會形成新的空穴-電子對，在P-N結(jié)內(nèi)建電場的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，電路接通后就會形成電流。

目前使用的光伏電池一般都是由無機材料（例如硅）制成。但是，硅光伏電池的成本較高，有待于進一步降低。此外，傳統(tǒng)的無機光伏電池是笨重、剛性且易碎的，不太便于運輸以及靈活的安裝使用。

令人欣喜的是，有機光伏（OPV）電池有望成為傳統(tǒng)無機光伏電池的新的替代品。有機光伏電池具有輕量、柔性、透明、成本低、便于生產(chǎn)制造等優(yōu)勢。因此，有機光伏電池有望演變成為新一代的光伏電池。

為了開發(fā)有機光伏電池，科學家們不僅正在積極研究吸收光線的有機半導體，而且也在研究有機光伏電池的緩沖層或者中間層材料（這些材料讓吸收光線能量所產(chǎn)生的電子和空穴分離，且將電子和空穴傳輸至各自的電極）以及有機光伏設備的設計。

其中有一項技術最受關注，就是通過旋涂法創(chuàng)造鋅相關氧化物（ZnOx、ZnOHx）超薄薄膜（陶瓷薄膜）的解決方案。

科學家正在積極開展以ZnO薄膜作為緩沖層的有機光伏電池的研究。在傳統(tǒng)的ZnO薄膜制造工藝中，高溫加熱或者替代能源輻照的燒結(jié)工藝是不可或缺的。

創(chuàng)新

近日，日本大阪大學和金澤大學的研究人員組成的聯(lián)合研究小組，開發(fā)出一種涂覆鋅相關氧化物（ZnOx、ZnOHx）的新技術。他們的研究成果發(fā)表于《ScientificReports》期刊。

如圖所示：有機光伏太陽能電池以及電池結(jié)構(gòu)的原理圖。在光照和黑暗條件下的電流密度/電壓相關的特性。

技術

這項技術采用有機金屬裂解（MOD）法，在環(huán)境溫度和壓力的條件下，無需加熱，簡單地通過溶液處理工藝來沉積薄膜。他們也論證了這種技術制造出的薄膜能夠作為有機光伏電池的緩沖層使用，并且薄膜的能量轉(zhuǎn)換效率（PCE）可以媲美包含燒結(jié)工藝的傳統(tǒng)方法制造出的ZnO薄膜。

論文作者之一的TohruSugahara表示：“我們成功地通過混合溶液涂覆的方法，生成納米尺寸的氧化物超薄薄膜?！?br/>
價值

超薄薄膜的厚度可以控制在5納米到100納米的范圍內(nèi)。他們采用這種薄膜制造技術生產(chǎn)出的有機光伏電池，采用了約20納米厚度的超薄薄膜，達到了最高的能量轉(zhuǎn)換效率。有了這項技術，在ZnO薄膜的成形工藝中就無需加熱，這將顯著減少生產(chǎn)工序和成本。