根據賓州州立大學的研究，研究人員發現通過添加化學添加劑，可以增強有機太陽能電池的性能，使其適合大規模的部署和製造。該研究於 2 月 16 日在官方大學網站上報導。材料科學與工程系的助理教授 Nutifafa Doumon 和博士生 Souk Yoon John Kim 共同主導了這項實驗。該論文在《ACS Materials Au》的“2025年材料科學新星”專刊中獲得認可，該期刊將於本月發佈。
製造矽太陽能電池消耗大量能量，並需要使用有毒化學物質，這造成了回收方面的挑戰。相比之下，使用較少有害材料製成的有機電池對環境的影響較小，但其壽命不足以支持大規模應用。研究人員透露，一種新的碳氫化合物形式可以幫助增強這些有機太陽能電池，使其成為大規模使用的可行替代品。
研究的重點是新化學物質，即固體添加劑 9,10-苯醌（PQ）。經過實驗後，這種碳氫衍生物被發現具有環保特性，可以穩定和增強有機太陽能電池。這種基於碳氫的技術能夠迅速降解其將太陽能轉換為電能的能力。PQ 的成本低，商業上可獲得，且比許多現有的製造添加劑更安全和簡單。Kim 表示，增強穩定性對於有機太陽能電池在商業市場中成為更具競爭力的選擇是必須的。他指出，採用 PQ 可以為創造可持續、可擴展和耐用的替代光伏技術提供一條實用的途徑。
研究人員在 Doumon 的實驗室中，開始創建結構各異的有機電池和不同的添加劑。這些電池在不同的溫度和環境條件下進行了壽命、韌性和效率等參數的測試，目的是評估這些電池隨時間轉換光能的能力。在實驗結束後，研究人員注意到 PQ 除了增強電池壽命外，還提高了電池的效率。電池效率是指入射光能轉換為電能的比例。研究人員將化學物質添加到電池的活性層，即吸收陽光的部分。
這項研究強調了實驗的潛在可靠性，並有強有力的數據支持其假設。PQ 幫助有機太陽能電池設備在持續高熱的情況下保留了超過 93% 的原始功率轉換效率，而通常使用的有毒添加劑在 180 小時後的保留率僅為 76%。研究人員表示，即使是小幅度的穩定性改善，也能減少有機太陽能電池的更換頻率，從而降低廢物和成本。有機電池通常比矽電池更靈活、輕便且成本更低，但其壽命也相對較短。
Doumon 表示，我們並不聲稱 PQ 解決了所有問題，未來還會有更多實驗。他補充道，我們的發現是一個前進的步伐，我們將研究其他固體添加劑，以了解 PQ 在更廣泛選擇中的位置。這項研究論文已發表在《ACS Materials Au》期刊上。
