尽管他们已经在实验室中展现出了所有希望，但聚合物太阳能电池仍需要像印刷报纸上所使用的那样“卷起来”，以便可以连续且经济地制造大片可接受的高效光伏设备。聚合物太阳能电池在许多方面都比其传统的硅基太阳能电池具有优势，包括成本更低，碳足迹可能更小以及用途更多。

　　由美国国家标准与技术研究院(NIST)领导的国际团队报告的新研究结果表明，大规模生产聚合物太阳能电池的“最佳点”(几十年来诱人的前景)可能远远大于传统技术所规定的。智慧。在使用大批量，卷对卷加工方法的模型进行的实验中，研究人员生产的聚合物基太阳能电池的“功率转换效率”高于9.5%，仅略低于其最低商业目标。 10%。

　　这几乎与旋涂制成的小批量设备一样好，旋涂是一种在实验室中生产高质量薄膜的方法，但由于浪费多达90%的初始油墨，因此在商业上不切实际。

　　使研究人员感到有些惊讶的是，它们的大量生产版本显示出分子堆积和质感，仅与实验室制造的品种略有相似，它们在最佳状态下将约11%的入射阳光转化为电能。

　　NIST物理学家李·里希特(Lee Richter)表示：“经验法则是，大容量聚合物太阳能电池在结构，组织和形状方面应看起来像实验室制造的纳米级一样。”聚合物。“我们的实验表明，这些要求比预期的要灵活得多，可以在不显着牺牲转换效率的情况下实现更大的结构可变性。”

　　“有效的卷到卷制造是实现低成本，大批量生产的关键，这将使光伏发电规模扩大到全球能源生产的很大一部分，”香港科技大学的合作者何Yan解释说。技术。

　　该团队尝试了一种由氟化聚合物和富勒烯(也称为“布基球”)组成的涂料。该聚合物的技术名称为PffBT4T-2OD，对于大规模生产具有吸引力，据报道功率转换效率超过11%。重要的是，它可以应用于相对较厚的层中-有利于卷对卷加工。

　　但是，性能最佳的太阳能电池是通过小批量工艺旋涂法生产的。在旋涂中，将流体分配到圆盘或其他基材的中心，然后旋转以分散材料，直至达到所需的涂层厚度。除了产生大量废物外，该过程是零散的，而不是连续的，并且基板尺寸受到限制。

　　因此，研究团队选择测试与商业相关的包衣方法，特别是因为PffBT4T-2OD可以用于250纳米甚至更大的相对较厚的层中，或者大约与大型病毒一样大。他们从刀片涂布开始-像在将经过处理的玻璃基板滑动时一样，将刀刃保持在头发宽度的一小部分上，然后将PffBT4T-2OD涂在基板上。

　　一系列基于X射线的测量表明，施加和干燥PffBT4T-2OD的温度显着影响了所得涂层的材料结构-特别是所形成晶体的方向，间距和分布。

　　以90摄氏度(194℉)刀片涂层的基板性能最高，实现了高达9.5%的功率转换效率。令人惊讶的是，在纳米级，最终产品与实验室制造的旋涂“冠军”设备有很大不同。刮涂和旋涂期间的详细实时测量结果表明，旋涂期间的快速冷却相对于刮涂期间的恒定温度产生了不同的结构。

　　沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学的合作者Aram Amassian说：“实时测量对于正确理解成膜动力学和最终优化至关重要。”

　　在结果的鼓舞下，研究小组对形成在柔性塑料板上的PffBT4T-2OD涂层进行了初步测量。该涂料被应用在NIST的狭缝辊对辊涂布线上，直接模仿了大规模生产。测量证实，当在相同温度下加工时，用刮刀涂层制成的材料结构和用缝口模头涂层制成的材料结构几乎相同。

　　“很明显，所使用的处理方法的类型会影响最终涂层中畴的形状及其尺寸分布，但是这些明显不同的形态并不一定会损害性能，”北卡罗莱纳州立大学的合作者Harald Ade说。“我们认为这些发现为设计针对卷对卷工艺优化的聚合物太阳能电池提供了重要线索。”