一種廉價的材料，由厚度僅為幾個原子的二硫化鎢薄片制成，有助于提高有機太陽能電池的性能1。KAUST研究人員的發(fā)現(xiàn)可能是邁向?qū)⑦@些光伏電池廣泛用于產(chǎn)生清潔電力的重要一步。

大多數(shù)太陽能電池使用硅吸收光并將其能量轉(zhuǎn)化為電能。但是，有機光伏(OPV)中使用的碳基半導體分子比硅具有一些明顯的優(yōu)勢。例如，OPV趨于靈活，這意味著可以使用低成本的卷對卷打印大規(guī)模生產(chǎn)OPV。但是最好的OPV將捕獲的光中約16-17%轉(zhuǎn)換為電能，遠遠超過了超過20%的商用硅電池。

Thomas D. Anthopoulos和KAUST太陽中心的同事估計，如果電池的某些部分得到改進，則OPV可以與該性能媲美2。當光照射到半導體時，它將電子從材料中釋放出來，并留下帶正電的空穴。電子和空穴在半導體的相對面上被不同的層所聚集，并被傳送到電池的電極以產(chǎn)生電流。前導空穴傳輸劑是一種稱為PEDOT：PSS的聚合物，但它是酸性的，會吸收空氣中的水分，這會降解太陽能電池中的其他材料。

Anthopoulos的跨學科團隊現(xiàn)已開發(fā)出一種由二維材料(二硫化鎢)薄片制成的空穴傳輸層。研究人員使用超聲波將薄片狀的二硫化鎢粉末懸浮在水和乙醇的混合物中。該超聲方法便宜且易于按比例放大，并且可以使用簡單且廣泛使用的旋涂工藝將薄片鋪展到電極上。

該團隊以這種方式制造了幾款OPV，其中最好的功率轉(zhuǎn)換效率為17%，這是使用2-D材料作為空穴傳輸劑的所有OPV的最高，也是所有OPV的最高。“我們對達到17%的比例感到非常驚訝，”林元寶博士說。團隊中的學生。“我們認為這僅僅是開始，還有很大的性能提升空間。”

研究小組發(fā)現(xiàn)，二硫化鎢層的電阻比PEDOT：PSS低，并且在聚集空穴方面也比競爭對手強，從而提高了性能。Anthopoulos說：“我們的近期目標是將有機太陽能電池的效率大大提高到17%以上，并達到理論上的預期極限。” “我們還旨在研究這些高效有機太陽能電池的穩(wěn)定性。”