有機太陽能電池是指成分全部或部分為有機物的太陽能電池。相對于傳統(tǒng)的無機太陽能電池，有機太陽能電池以質(zhì)輕、價廉、材料設(shè)計可控和可實現(xiàn)大面積柔性制備等特點，擁有更加廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景，已受到太陽能研究人員的青睞。但由于目前有機太陽能電池在能量轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性等方面還存在較大不足，影響著有機太陽能電池的產(chǎn)品生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用價值。就有機太陽能電池的技術(shù)發(fā)展和商業(yè)前景問題，科技日報記者采訪了美國加州大學洛杉磯分校材料科學與工程系教授、加利福尼亞納米系統(tǒng)研究所納米可再生能源中心主任楊陽博士。

楊教授的主要研究領(lǐng)域為太陽能及高效電子器件。迄今已發(fā)表240余篇世界領(lǐng)先水平的研究論文，擁有相關(guān)領(lǐng)域?qū)＠?0多個。截至2012年7月，楊教授的論文h因子已高達74。

“因為有機太陽能電池的自身優(yōu)勢和特點，所以它正在獲得越來越廣泛的關(guān)注。”楊教授介紹說，“目前，我們研究團隊研制成功的級聯(lián)結(jié)構(gòu)聚合物太陽能電池的效率已高達10.6%，這一結(jié)果已獲得美國國家可再生能源中心的認證，證明了聚合物太陽能電池作為低耗高效的光電轉(zhuǎn)化器件具有很好的前景。”

楊教授負責的加利福尼亞納米系統(tǒng)研究所納米再生能源中心成立于2007年，主要研究方向為納米相關(guān)領(lǐng)域的太陽能電池、三維電池、生物能源及儲氫技術(shù)等。實現(xiàn)可用于建筑物窗戶的聚合太陽能電池是該中心的主要研究目標之一。楊教授在有機太陽能方面的主要貢獻有：研究聚合物形貌對其器件結(jié)果的影響、有機反型電池和級聯(lián)反型電池的發(fā)明以及光伏偏振器在液晶顯示器中的應(yīng)用等。他已在有機太陽能電池領(lǐng)域創(chuàng)造出數(shù)個高效率的世界記錄。

“除了追求器件的高轉(zhuǎn)換率之外，我們還關(guān)注聚合物太陽能電池其他更為廣泛的研究領(lǐng)域和獨特的應(yīng)用價值。如對可見光透明的光伏器件。”楊教授說。過去幾年，他的研究團隊在制備對可見光透明或半透明聚合物太陽能電池方面做過很多嘗試。例如把金屬薄膜、金屬網(wǎng)格、金屬納米線網(wǎng)絡(luò)、金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物及石墨烯等透明導(dǎo)體，作為頂部電極沉積在光活性層上，已研制出對可見光透明或半透明的聚合物太陽能電池。然而，因為沒有找到合適的聚合物光伏材料和有效的透明導(dǎo)體，這些嘗試都以失敗告終。

“最近我們研究團隊通過引入近紅外光敏感聚合物，并使用銀納米線復(fù)合薄膜作為頂端透明電極成功制備了透明聚合物太陽能電池，能量轉(zhuǎn)化效率達到4%。研究成果已發(fā)表在美國化學學會的《納米》雜志上。”

楊教授指出，近紅外光敏聚合物可吸收更多的近紅外光，但對可見光不太敏感，從而兼顧了太陽能電池在近紅外光波長區(qū)域的性能和透明度。而且，由銀納米線和二氧化鈦納米粒子的混合物制成的透明電極取代了此前使用的不透明金屬電極，使透明有機太陽能電池的應(yīng)用成為可能。“實現(xiàn)可用于建筑物窗戶的聚合太陽能電池是我們的目標。”

1992年畢業(yè)于馬薩諸塞大學，獲物理與應(yīng)用物理博士學位后，楊陽進入了著名的聚合物材料創(chuàng)新公司——圣巴巴拉uniax公司，從事聚合物材料研究；1997年楊陽開始任教于加利福尼亞大學洛杉磯分校，從事與有機太陽能電池相關(guān)的教學和研究工作，目前是20余名研究生的指導(dǎo)老師。

楊教授開玩笑地說：“父母給我起名為‘陽’，所以注定我要從事與太陽能有關(guān)的工作。”他認為，作為清潔能源的主要來源，太陽能電池研究具有非常廣闊的應(yīng)用前景，對人類的生存和可持續(xù)發(fā)展意義重大。

“中國是太陽能電池生產(chǎn)大國，希望加強與中國同行的合作，加快推動有機太陽能電池的發(fā)展與應(yīng)用步伐。”楊教授表示，“可用于建筑物窗戶的聚合物太陽能電池，目前的轉(zhuǎn)換效率只有4%，但3到5年之內(nèi)完全可以達到10%以上。屆時，這種可以像油漆一樣方便地刷在建筑物表面的太陽能電池，一定具有很大的市場應(yīng)用前景。”