蔚山科学技术研究所(UNIST)的研究人员展示了高性能聚合物太阳能电池(PSC)，其功率转换效率(PCE)为8.92%，这是迄今为止使用金属纳米颗粒(NPs)等离子体PSC报告的最高值。
聚合物太阳能电池是一种薄膜太阳能电池，由聚合物制成，通过光伏效应从太阳光产生电能。目前大多数商用太阳能电池由高度纯化的硅晶体制成。这些硅太阳能电池的高成本及其复杂的生产工艺引起了对开发替代光伏技术的兴趣。
与基于硅的器件相比，PSC重量轻(对于小型自主传感器非常重要)，溶液加工性(可能是一次性的)，制造成本低廉(有时使用印刷电子设备)，灵活，可在分子水平上定制，并且它们具有较低的潜在的负面环境影响。由于这些许多优点，聚合物太阳能电池引起了很多关注。
虽然这些优点很多，但PSC目前缺乏足够的效率来应对大规模应用和稳定性问题，但它们极其廉价生产和最终高效率价值的承诺使它们成为太阳能电池研究中最受欢迎的领域之一。
为了使PCE最大化，必须使用厚体异质结(BHJ)膜增加有源层中的光吸收。然而，有源层的厚度受BHJ材料的低载流子迁移率的限制。因此，有必要找到最小化BHJ膜厚度的方法，同时使有源层中的光吸收能力最大化。
该研究团队采用表面等离子共振(SPR)效应，通过多位二氧化硅涂层银纳米粒子(Ag @ SiO2)来增加光吸收。Ag @ SiO2中的二氧化硅壳通过在环境条件下防止Ag核的氧化来保持Ag NP的SPR效应，并且还通过避免Ag核与活性层之间的直接接触而消除了对激子淬火的担忧。多位置性质是指Ag @ SiO2 NPs在聚合物：富勒烯基BHJ PSC中的ITO / PEDOT：PSS(I型)和PEDOT：PSS /活性层(II型)界面引入的能力二氧化硅壳。
由于PSC具有许多优点，包括低成本，溶液可加工性和机械灵活性，因此可以在各种应用中采用PSC。但是，我们应该打破PSC商业化的10%的效率障碍。
韩国蔚山蔚山科学技术研究院(UNIST)跨学科绿色能源学院副教授Jin Young Kim和Soojin Park领导了这项工作。
Kim教授说：“这是第一份在空穴传输层和活性层之间引入金属NP以提高器件性能的报告。我们的表面等离子体共振(SPR)材料的多位置和溶液可处理特性提供了使用多个等离子体的可能性通过大规模生产技术将各种金属纳米粒子引入高性能光电子器件的不同空间位置。“
“我们的工作对于开发新型金属纳米粒子是有意义的，并且通过使用这些材料几乎达到10%的效率。如果我们不断专注于优化这项工作，PSC的商业化将是一种实现，但不是梦想，”Park教授补充道。