有機(jī)太陽能電池

1、有機(jī)太陽能電池有機(jī)太陽能電池小組人員：董紅光、馮增威、郭亞東、黃鋒、任明明、雍華、張一恒、張喜雯 有機(jī)太陽能電池簡介有機(jī)太陽能電池簡介 有機(jī)太陽能電池工作原理有機(jī)太陽能電池工作原理 有機(jī)太陽能電池的優(yōu)勢與不足有機(jī)太陽能電池的優(yōu)勢與不足 有機(jī)太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀有機(jī)太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀 有機(jī)太陽能電池的發(fā)展前景有機(jī)太陽能電池的發(fā)展前景 總結(jié)總結(jié)有機(jī)太陽能電池簡介有機(jī)太陽能電池簡介太陽能的分類按材料分類按材料分類 1、硅太陽能、硅太陽能 2、無機(jī)化合物半導(dǎo)體太陽能、無機(jī)化合物半導(dǎo)體太陽能(硫化鎘硫化鎘-硫化亞銅，砷化鎵等硫化亞銅，砷化鎵等) 3、敏化納米晶太陽能、敏化納米晶太陽能(染料敏化太陽能染

2、料敏化太陽能) 4、有機(jī)化合物太陽能以酞菁等等為集體材料制成的太陽、有機(jī)化合物太陽能以酞菁等等為集體材料制成的太陽能能 (小分子有機(jī)物太陽能小分子有機(jī)物太陽能) 5、塑料太陽能、塑料太陽能(高分子多聚物太陽能高分子多聚物太陽能) 定義：定義： 有機(jī)太陽能電池，就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分，基于有機(jī)半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)，通過有機(jī)材料吸收光子從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的太陽能電池。 廣泛的講有機(jī)太陽能電池主要是利用有機(jī)小分子或有機(jī)高聚物來直接或間接將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷０l(fā)展簡史發(fā)展簡史有機(jī)太陽能電池是一種正在進(jìn)行研究的新型電池。有機(jī)太陽能電池這個(gè)概念貌似很新，但其實(shí)它的歷史也不短跟硅基太陽能電池的歷史差不

3、多 。 1958：第一個(gè)有機(jī)光電轉(zhuǎn)化器件由Kearns和Calvin制備成功，其主要材料為鎂酞菁（MgPc），夾在兩個(gè)功函數(shù)不同的電極之間。在那個(gè)器件上，他們觀測到了200 mV的開路電壓。 1986：華人鄧青云博士，改進(jìn)了器件核心結(jié)構(gòu)，由四羧基苝的一種衍生物（PV）和銅酞菁（CuPc）組成的雙層膜。他制備的太陽能電池，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到1左右。 1992年，土耳其人Sariciftci發(fā)現(xiàn)，激發(fā)態(tài)的電子能極快地從有機(jī)半導(dǎo)體分子注入到C60分子而反向的過程卻要慢得多1993年，Sariciftci在此發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上制成PPV/C60雙層膜異質(zhì)結(jié)太陽能電池。 2000年，5.R.Forrest研究小

4、組通過在有機(jī)小分子制備的雙層結(jié)構(gòu)太陽能電池器件的有機(jī)層和金屬陰極之間插入BCP(Bathocuproine)薄膜層，使得器件的光電轉(zhuǎn)換效率提高到了2.4%，并且改善了器件的伏安特性曲線，提高了器件的穩(wěn)定性。 2005年，A.J.Heeger等人采用在制備電極后再對器件進(jìn)行熱退火處理的方法有效地提高了電池的能量轉(zhuǎn)換效率，使其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了5%。有機(jī)太陽能電池工作原理有機(jī)太陽能電池工作原理有機(jī)太陽能電池中的基本物理過程圖有機(jī)太陽能電池中的基本物理過程圖光的吸收和激子的產(chǎn)生光的吸收和激子的產(chǎn)生： 光被有機(jī)材料吸收后激發(fā)有機(jī)分光被有機(jī)材料吸收后激發(fā)有機(jī)分子從而產(chǎn)生激子。子從而產(chǎn)生激子。激子的擴(kuò)散和

5、解離激子的擴(kuò)散和解離： 通常激子可以被電場、雜質(zhì)和適通常激子可以被電場、雜質(zhì)和適當(dāng)?shù)慕缑嫠怆x。當(dāng)?shù)慕缑嫠怆x。載流子的收集載流子的收集： 由于有機(jī)太陽能電池器件的厚度很由于有機(jī)太陽能電池器件的厚度很薄，兩個(gè)電極的功函數(shù)差值建立起來薄，兩個(gè)電極的功函數(shù)差值建立起來的電場較強(qiáng)，可以較為有效地分離自的電場較強(qiáng)，可以較為有效地分離自由載流子。由載流子。形成回路形成回路有機(jī)太陽能電池中的基本物理過程：有機(jī)太陽能電池中的基本物理過程：四種結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池工作原理四種結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池工作原理 肖特基型肖特基型 雙層結(jié)構(gòu)雙層結(jié)構(gòu) 體異質(zhì)結(jié)型體異質(zhì)結(jié)型 疊層結(jié)構(gòu)疊層結(jié)構(gòu)肖特基型有機(jī)太陽能電池（首肖特基

6、型有機(jī)太陽能電池（首例有機(jī)太陽能電池器件結(jié)構(gòu)）例有機(jī)太陽能電池器件結(jié)構(gòu)） ：基本的物理過程為基本的物理過程為: 有機(jī)半導(dǎo)體內(nèi)的電子在太陽有機(jī)半導(dǎo)體內(nèi)的電子在太陽光照射下被從光照射下被從HOMO能級激發(fā)到能級激發(fā)到LUMO能級，產(chǎn)生電子一空穴對。能級，產(chǎn)生電子一空穴對。電子被低功函數(shù)的電極提取，空電子被低功函數(shù)的電極提取，空穴則被來自高功函數(shù)電極的電子穴則被來自高功函數(shù)電極的電子填充，從而形成光電流。填充，從而形成光電流。 光激發(fā)形成的激子，只有在肖特基結(jié)的擴(kuò)散層內(nèi)，依靠節(jié)區(qū)的電場作用才能光激發(fā)形成的激子，只有在肖特基結(jié)的擴(kuò)散層內(nèi)，依靠節(jié)區(qū)的電場作用才能得到分離。而其它位置上形成的激子，必須先移

7、動(dòng)到擴(kuò)散層內(nèi)才可能形成對光得到分離。而其它位置上形成的激子，必須先移動(dòng)到擴(kuò)散層內(nèi)才可能形成對光電流的貢獻(xiàn)。但是有機(jī)分子材料內(nèi)激子的遷移距離相當(dāng)有限的，通常小于電流的貢獻(xiàn)。但是有機(jī)分子材料內(nèi)激子的遷移距離相當(dāng)有限的，通常小于10nm。所以大多數(shù)激子在分離成電子和空穴之前就復(fù)合掉了，導(dǎo)致了其光電轉(zhuǎn)換效率所以大多數(shù)激子在分離成電子和空穴之前就復(fù)合掉了，導(dǎo)致了其光電轉(zhuǎn)換效率較低。較低。雙層結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池：雙層結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池：基本物理過程為基本物理過程為: 光照射到作為給體的有機(jī)半導(dǎo)體材料光照射到作為給體的有機(jī)半導(dǎo)體材料上，產(chǎn)生激子，然后激子在給體和受體上，產(chǎn)生激子，然后激子在給體和受體的界面解

8、離，接著電子注入到作為受體的界面解離，接著電子注入到作為受體的有機(jī)半導(dǎo)體材料中，空穴和電子得到的有機(jī)半導(dǎo)體材料中，空穴和電子得到分離。在這種體系中，電子給體為分離。在這種體系中，電子給體為p型，型，電子受體則為電子受體則為n型，從而空穴和電子分型，從而空穴和電子分別傳輸?shù)絻蓚€(gè)電極上，形成光電流。別傳輸?shù)絻蓚€(gè)電極上，形成光電流。 與前述與前述“肖特基型肖特基型”電池相比，此種電池相比，此種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于引入了電荷分離的機(jī)制，結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于引入了電荷分離的機(jī)制，使得在有機(jī)材料中產(chǎn)生的激子，可以較使得在有機(jī)材料中產(chǎn)生的激子，可以較容易地在兩種材料的界面處解離以實(shí)現(xiàn)容易地在兩種材料的界面處解離以實(shí)現(xiàn)電

9、荷分離，極大的提高了激子解離的效電荷分離，極大的提高了激子解離的效率，從而獲得電池器件效率的增大。率，從而獲得電池器件效率的增大。體異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽能電池：體異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽能電池：基本物理過程為基本物理過程為: 利用共扼聚合物利用共扼聚合物C60體系的光體系的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移理論誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移理論,將共扼聚合將共扼聚合物物MEH一一PPv和富勒烯和富勒烯(C00)的的衍生物衍生物PCBM按一定的比例摻雜按一定的比例摻雜制成體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，由于兩種材制成體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，由于兩種材料互相摻雜，摻雜尺寸在幾個(gè)至料互相摻雜，摻雜尺寸在幾個(gè)至幾十納米之間，這樣，在摻雜層幾十納米之間，這樣，在摻雜層內(nèi)任何一處形

10、成的激子都可以在內(nèi)任何一處形成的激子都可以在其擴(kuò)散長度之內(nèi)到達(dá)界面處分離其擴(kuò)散長度之內(nèi)到達(dá)界面處分離形成電荷，因而可以獲得極高的形成電荷，因而可以獲得極高的激子分離效率。激子分離效率。疊層結(jié)構(gòu)太陽能電池疊層結(jié)構(gòu)太陽能電池基本物理過程為基本物理過程為: 單個(gè)太陽能電池對于太陽光的單個(gè)太陽能電池對于太陽光的吸收總是有一定范圍的，因?yàn)椴晃湛偸怯幸欢ǚ秶?，因?yàn)椴徽撌悄囊环N太陽能電池材料，由論是哪一種太陽能電池材料，由于其禁帶寬度的限制，使得材料于其禁帶寬度的限制，使得材料都不可能在很寬的光譜范圍內(nèi)都不可能在很寬的光譜范圍內(nèi)有良好的光譜響應(yīng)，有良好的光譜響應(yīng)， 這種結(jié)構(gòu)將兩個(gè)或三個(gè)不同帶這種結(jié)構(gòu)將兩

11、個(gè)或三個(gè)不同帶隙寬度的單結(jié)電池串聯(lián)起來，將隙寬度的單結(jié)電池串聯(lián)起來，將太陽光譜的各個(gè)波段更有效地利太陽光譜的各個(gè)波段更有效地利用，從而提高了光電轉(zhuǎn)換效率。用，從而提高了光電轉(zhuǎn)換效率。有機(jī)太陽能電池常用材料有機(jī)太陽能電池常用材料1.分子量的大小分分子量的大小分類類2.簡單的介紹常用的有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)及光電特性簡單的介紹常用的有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)及光電特性: 有機(jī)小分子材料有機(jī)小分子材料有機(jī)聚合物材料有機(jī)聚合物材料小分子材料小分子材料： 是一些含共軛體系的染料分子，它們能夠很好地吸收可見光從而表現(xiàn)是一些含共軛體系的染料分子，它們能夠很好地吸收可見光從而表現(xiàn)出較好的光電轉(zhuǎn)換特性，具有化合物結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性、材質(zhì)

12、較輕、生產(chǎn)成本出較好的光電轉(zhuǎn)換特性，具有化合物結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性、材質(zhì)較輕、生產(chǎn)成本低、加工性能好、便于制備大面積太陽能電池等優(yōu)點(diǎn)。但由于有機(jī)小分子低、加工性能好、便于制備大面積太陽能電池等優(yōu)點(diǎn)。但由于有機(jī)小分子材料一般溶解性較差，因而在有機(jī)太陽能電池中一般采用蒸鍍的方法來制材料一般溶解性較差，因而在有機(jī)太陽能電池中一般采用蒸鍍的方法來制備小分子薄膜層。有機(jī)太陽能電池器件中常用的小分子材料主要有酞著、備小分子薄膜層。有機(jī)太陽能電池器件中常用的小分子材料主要有酞著、葉琳、并五苯和富勒烯等葉琳、并五苯和富勒烯等聚合物材料聚合物材料： 太陽能電池上應(yīng)用的聚合物首先必須是導(dǎo)電高分子，并且聚合物的太陽能電池上

13、應(yīng)用的聚合物首先必須是導(dǎo)電高分子，并且聚合物的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)都對聚合物材料的光電特性有較大影響。導(dǎo)電性聚微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)都對聚合物材料的光電特性有較大影響。導(dǎo)電性聚合物的分子結(jié)構(gòu)特征是含有大的合物的分子結(jié)構(gòu)特征是含有大的電子共扼體系，而聚合物材料的分子電子共扼體系，而聚合物材料的分子量影響著共扼體系的程度。材料的凝聚狀態(tài)量影響著共扼體系的程度。材料的凝聚狀態(tài)(非晶和結(jié)晶非晶和結(jié)晶)、結(jié)晶度、晶、結(jié)晶度、晶面取向和結(jié)晶形態(tài)都會對器件光電流的大小有影響。主要的聚合物材料面取向和結(jié)晶形態(tài)都會對器件光電流的大小有影響。主要的聚合物材料有聚對苯乙烯有聚對苯乙烯(PPv)、聚苯胺、聚苯胺(隊(duì)隊(duì)Nl)

14、和聚唆吩和聚唆吩(PTh)以及它們的衍生物等。以及它們的衍生物等。電極材料電極材料： 為了提高太陽能電池器件中電子和空穴的輸出效率，要求選用功為了提高太陽能電池器件中電子和空穴的輸出效率，要求選用功函數(shù)盡可能低的材料作為陰極和功函數(shù)盡可能高的材料作為陽極。電函數(shù)盡可能低的材料作為陰極和功函數(shù)盡可能高的材料作為陽極。電極材料的選取對于確定電極與有機(jī)材料之間是否形成歐姆接觸或整流極材料的選取對于確定電極與有機(jī)材料之間是否形成歐姆接觸或整流接觸有較大影響。接觸有較大影響。有機(jī)太陽能電池的優(yōu)勢與不足有機(jī)太陽能電池的優(yōu)勢與不足 有機(jī)太陽能電池作為一種新型的電池，以其獨(dú)有有機(jī)太陽能電池作為一種新型的電池，

15、以其獨(dú)有的特點(diǎn)，不斷的吸引著更多的人投入到這個(gè)領(lǐng)域的的特點(diǎn)，不斷的吸引著更多的人投入到這個(gè)領(lǐng)域的研究和開發(fā)中來。其發(fā)展速度之快也得益于其獨(dú)有研究和開發(fā)中來。其發(fā)展速度之快也得益于其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)和特性。的優(yōu)點(diǎn)和特性。 有機(jī)材料合成成本低、功能易于調(diào)制、柔韌性及成膜性都有機(jī)材料合成成本低、功能易于調(diào)制、柔韌性及成膜性都較好較好; 加工過程相對簡單加工過程相對簡單,可低溫操作可低溫操作,器件制作成本也較低；器件制作成本也較低； 可實(shí)現(xiàn)大面積制造、可使用柔性襯底、環(huán)境友好、輕便易可實(shí)現(xiàn)大面積制造、可使用柔性襯底、環(huán)境友好、輕便易攜等攜等. 優(yōu)勢優(yōu)勢有機(jī)薄膜太陽有機(jī)薄膜太陽能電池模塊能電池模塊 利用有機(jī)薄

16、膜利用有機(jī)薄膜太陽能電池模太陽能電池模塊試制的皮包塊試制的皮包 因?yàn)橛袡C(jī)太陽能電池有以上因?yàn)橛袡C(jī)太陽能電池有以上的優(yōu)點(diǎn)和特性，因而有望在的優(yōu)點(diǎn)和特性，因而有望在手表、便攜式計(jì)算器、半透手表、便攜式計(jì)算器、半透光式充電器、玩具、柔性可光式充電器、玩具、柔性可卷曲系統(tǒng)等體系中發(fā)揮供電卷曲系統(tǒng)等體系中發(fā)揮供電作用。作用。有機(jī)太陽能電池技術(shù)可為小型移動(dòng)有機(jī)太陽能電池技術(shù)可為小型移動(dòng)設(shè)備設(shè)備(例如例如MP3播放器播放器)供電供電當(dāng)然目前來看有機(jī)太陽能器件仍有不少缺點(diǎn)當(dāng)然目前來看有機(jī)太陽能器件仍有不少缺點(diǎn): 材料遷移率低，高體電阻，從而導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換率材料遷移率低，高體電阻，從而導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換率低。低。 材料

17、的穩(wěn)定性和耐久性不夠好，電池壽命短。材料的穩(wěn)定性和耐久性不夠好，電池壽命短。 當(dāng)然從目前世界上有機(jī)太陽能研究的狀況來看當(dāng)然從目前世界上有機(jī)太陽能研究的狀況來看雖然存在這些缺點(diǎn)，但是相對于制造無機(jī)電池的雖然存在這些缺點(diǎn)，但是相對于制造無機(jī)電池的高昂代價(jià)來講，有機(jī)太陽能的研究仍舊有很強(qiáng)大高昂代價(jià)來講，有機(jī)太陽能的研究仍舊有很強(qiáng)大的生命力。的生命力。 不足不足有機(jī)太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀有機(jī)太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀 無機(jī)：這種無機(jī)原料太陽能電池造價(jià)昂貴，因而與其他一些能源發(fā)電比起來缺乏競爭力 。 有機(jī)：未來太陽能電池的主流發(fā)展方向強(qiáng)調(diào)的是更輕便、更靈活，最重要的是，更便宜 因而目前因而目前 有機(jī)太陽能的現(xiàn)狀

18、是：研究機(jī)構(gòu)紛紛投身有機(jī)太陽能的現(xiàn)狀是：研究機(jī)構(gòu)紛紛投身研究有機(jī)太陽能，企業(yè)也紛紛涉足有機(jī)太陽能。研究有機(jī)太陽能，企業(yè)也紛紛涉足有機(jī)太陽能。 2007 ScienceAlan J. Heeger等 “使有機(jī)薄膜太陽能電池的單元轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了全球最高6.5”。 結(jié)構(gòu)：級聯(lián)結(jié)構(gòu) 關(guān)鍵：在兩個(gè)太陽能電池單元之間夾了一層TiOxI (鈦氧化物材料) p型：PEDOT:PSS， n型：PCBM與PCPDTBT的混合材料(750800nm) PC70BM與P3HT的混合材料(500nm ) 大阪大學(xué)(2008年3月2730日)成功開發(fā)出了單元轉(zhuǎn)換效率高達(dá)5.3的有機(jī)固體太陽能電池。 關(guān)鍵關(guān)鍵：純度極高的：

19、純度極高的C60(7個(gè)九個(gè)九)結(jié)晶實(shí)現(xiàn)的結(jié)晶實(shí)現(xiàn)的(僅通過這兩點(diǎn)便僅通過這兩點(diǎn)便將單元效率由原來的將單元效率由原來的2.5提高到了提高到了5.3的全球最高水平的全球最高水平) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：ITO(透明電極透明電極)/H2Pc/i層層/C60/NTCDA/Ag(電極電極) Bulk Hetero結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2009 Nature Photonics韓國光州科學(xué)技術(shù)學(xué)院(GIST)宣布，將單結(jié)有機(jī)薄膜太陽能電池的單元轉(zhuǎn)換效率提高到了6.1。(2007級聯(lián)6.5。)結(jié)構(gòu)：單結(jié)、Bulk Hetero結(jié)構(gòu) P型：PCDTBT n型：PC70BM 特點(diǎn)：開放電壓較大(425575nm時(shí)，內(nèi)部量子效率高達(dá)90

20、。) 德國德國Heliatek GmbH宣布，其有機(jī)薄膜太宣布，其有機(jī)薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了陽能電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了6.07%。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：低分子材料的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。：低分子材料的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。 目標(biāo)目標(biāo)：今后幾年內(nèi)使轉(zhuǎn)換效率達(dá)到：今后幾年內(nèi)使轉(zhuǎn)換效率達(dá)到10。 (該公司將在該公司將在2009年年9月月2125日于日于德國漢堡舉辦的太陽能電池技術(shù)國際會議德國漢堡舉辦的太陽能電池技術(shù)國際會議) 2009年年12月月2日日solarmer宣布，有機(jī)太陽宣布，有機(jī)太陽能電池轉(zhuǎn)換率已經(jīng)達(dá)到能電池轉(zhuǎn)換率已經(jīng)達(dá)到7.9%，為世界最高。，為世界最高。 該公司該公司10月份已經(jīng)達(dá)到月份已經(jīng)達(dá)到7.6%，之前其

21、在，之前其在nature photonics2009年年10月的一篇文章月的一篇文章上提到的效率為上提到的效率為6.77%有機(jī)太陽能電池的發(fā)展前景有機(jī)太陽能電池的發(fā)展前景 當(dāng)大多數(shù)新型太陽能電池還處在實(shí)驗(yàn)階段，當(dāng)大多數(shù)新型太陽能電池還處在實(shí)驗(yàn)階段，其能效卻已被不斷夸大的時(shí)候，有機(jī)材料太陽能其能效卻已被不斷夸大的時(shí)候，有機(jī)材料太陽能電池能夠降低發(fā)電成本的潛能已經(jīng)被實(shí)實(shí)在在地電池能夠降低發(fā)電成本的潛能已經(jīng)被實(shí)實(shí)在在地發(fā)掘并開始為人們所用，因?yàn)檫@些有機(jī)材料的半發(fā)掘并開始為人們所用，因?yàn)檫@些有機(jī)材料的半導(dǎo)體可以被大量生產(chǎn)并靈活運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域。導(dǎo)體可以被大量生產(chǎn)并靈活運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域。 如今，世界各地的科

22、學(xué)家和工程師們都在努力如今，世界各地的科學(xué)家和工程師們都在努力發(fā)展這一技術(shù)以更早達(dá)到商業(yè)化的目標(biāo)。發(fā)展這一技術(shù)以更早達(dá)到商業(yè)化的目標(biāo)。 技術(shù)前景技術(shù)前景 ：（1）提高能量轉(zhuǎn)化率）提高能量轉(zhuǎn)化率 現(xiàn)今有機(jī)太陽能的轉(zhuǎn)化率太低，只能驅(qū)動(dòng)耗電極少的用電器工作。現(xiàn)今有機(jī)太陽能的轉(zhuǎn)化率太低，只能驅(qū)動(dòng)耗電極少的用電器工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家必將研制出轉(zhuǎn)化率更高的電池。屆時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家必將研制出轉(zhuǎn)化率更高的電池。屆時(shí)，手機(jī)、手機(jī)、MP3 等常用工具將擺脫充電麻煩的問題，使人們的生活更加等常用工具將擺脫充電麻煩的問題，使人們的生活更加富有機(jī)動(dòng)性。富有機(jī)動(dòng)性。 提高能量轉(zhuǎn)化率可以在以下幾方

23、面進(jìn)行改進(jìn)：提高能量轉(zhuǎn)化率可以在以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)： 優(yōu)化表面結(jié)構(gòu)，將電池表面反射的光重新聚集進(jìn)入電池；優(yōu)化表面結(jié)構(gòu)，將電池表面反射的光重新聚集進(jìn)入電池； 使用反射鍍膜復(fù)活光子和制造多結(jié)多禁帶結(jié)構(gòu)電池捕獲寬波長的光使用反射鍍膜復(fù)活光子和制造多結(jié)多禁帶結(jié)構(gòu)電池捕獲寬波長的光子從而獲得合理的光子吸收率；子從而獲得合理的光子吸收率； 使用低電阻率和小覆蓋面的金屬作為前電極以獲得最大填充因子和使用低電阻率和小覆蓋面的金屬作為前電極以獲得最大填充因子和 較大光電流；較大光電流； 制造由納米級材料組成的光電池。納米材料是由超細(xì)微粒組成的，制造由納米級材料組成的光電池。納米材料是由超細(xì)微粒組成的，其邊界區(qū)的

24、體積大約是材料總體積的其邊界區(qū)的體積大約是材料總體積的 50%，這樣的結(jié)構(gòu)可能會帶來，這樣的結(jié)構(gòu)可能會帶來神奇性能。神奇性能。 （2）便攜、可折疊）便攜、可折疊 與與 Si 基太陽能電池相比，有機(jī)太陽能電池的一大特點(diǎn)就是質(zhì)量基太陽能電池相比，有機(jī)太陽能電池的一大特點(diǎn)就是質(zhì)量輕，柔軟而可折疊。眾所周知，太陽能電池產(chǎn)生的功率與其受垂直光輕，柔軟而可折疊。眾所周知，太陽能電池產(chǎn)生的功率與其受垂直光照的面積成正比。如果將有機(jī)太陽能電池設(shè)計(jì)成輕薄柔軟的材料，做照的面積成正比。如果將有機(jī)太陽能電池設(shè)計(jì)成輕薄柔軟的材料，做成類似陽傘的形狀，既減小了體積，方便了攜帶，又可在有陽光的時(shí)成類似陽傘的形狀，既減小了

25、體積，方便了攜帶，又可在有陽光的時(shí)候隨時(shí)充電，實(shí)用性很強(qiáng)。候隨時(shí)充電，實(shí)用性很強(qiáng)。 （3）仿生學(xué)應(yīng)用）仿生學(xué)應(yīng)用 自然界有很多能夠高效轉(zhuǎn)化太陽能的酶。以光合作用的第一步光自然界有很多能夠高效轉(zhuǎn)化太陽能的酶。以光合作用的第一步光反應(yīng)為例，通過原初反應(yīng)使光系統(tǒng)的反應(yīng)中心發(fā)生電荷分離，產(chǎn)生的反應(yīng)為例，通過原初反應(yīng)使光系統(tǒng)的反應(yīng)中心發(fā)生電荷分離，產(chǎn)生的高能電子推動(dòng)著光合膜上的電子傳遞，這種方法的光能轉(zhuǎn)化率可以達(dá)高能電子推動(dòng)著光合膜上的電子傳遞，這種方法的光能轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到到 42%之多。隨著新型仿生技術(shù)的發(fā)展，達(dá)到，甚至超越這個(gè)數(shù)值之多。隨著新型仿生技術(shù)的發(fā)展，達(dá)到，甚至超越這個(gè)數(shù)值是很可能的。是很可

26、能的。 （4）兩種模型猜想）兩種模型猜想 層狀模型層狀模型 采用透光性能較好的材料作為極板材料，采取多層疊加的方式，采用透光性能較好的材料作為極板材料，采取多層疊加的方式，每一層使用不同的光敏材料以吸收不同波長的光，從而達(dá)到盡可能多每一層使用不同的光敏材料以吸收不同波長的光，從而達(dá)到盡可能多的吸收太陽光輻射的目的。這樣做優(yōu)點(diǎn)有二：的吸收太陽光輻射的目的。這樣做優(yōu)點(diǎn)有二： a有針對性的吸收特定長度的光更加便于控制，與傳統(tǒng)的廣譜吸光有針對性的吸收特定長度的光更加便于控制，與傳統(tǒng)的廣譜吸光相比轉(zhuǎn)化率更高。相比轉(zhuǎn)化率更高。 b.光線可以在層間發(fā)生反射，有效地降低了光能向外界的耗散。光線可以在層間發(fā)生反

27、射，有效地降低了光能向外界的耗散。 針狀模型。針狀模型。 將有機(jī)太陽能電池做成柔軟的針狀，并相對緊密的排列，增加其將有機(jī)太陽能電池做成柔軟的針狀，并相對緊密的排列，增加其比表面積。光線照射在上面時(shí)，通過在針間的無數(shù)次反射減少光能向比表面積。光線照射在上面時(shí)，通過在針間的無數(shù)次反射減少光能向外界的耗散。由于硅基太陽能電池多為剛性材料，質(zhì)地脆而硬，制作外界的耗散。由于硅基太陽能電池多為剛性材料，質(zhì)地脆而硬，制作上述電池有很大危險(xiǎn)，因此選用有機(jī)太陽能電池?zé)o疑為更好的選擇。上述電池有很大危險(xiǎn)，因此選用有機(jī)太陽能電池?zé)o疑為更好的選擇。應(yīng)用前景： 由于太陽能雖然總量很大，但受場地及成本等因素由于太陽能雖然

28、總量很大，但受場地及成本等因素限制不可能達(dá)到很高的功率，難以滿足高耗電場所的電限制不可能達(dá)到很高的功率，難以滿足高耗電場所的電力需求，而且太陽能受天氣情況等因素影響較大，并不力需求，而且太陽能受天氣情況等因素影響較大，并不十分穩(wěn)定，所以利用它做主要能源是不現(xiàn)實(shí)的，但是太十分穩(wěn)定，所以利用它做主要能源是不現(xiàn)實(shí)的，但是太陽能電池能作為重要的輔助能源。陽能電池能作為重要的輔助能源。 工廠、學(xué)校的等大型耗電場所則依靠水利、風(fēng)力發(fā)工廠、學(xué)校的等大型耗電場所則依靠水利、風(fēng)力發(fā)電、核能發(fā)電等途徑獲得電力。這種多層次的供電體系電、核能發(fā)電等途徑獲得電力。這種多層次的供電體系既可以保證社會正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也充分利用了

29、清潔能源。既可以保證社會正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也充分利用了清潔能源。 產(chǎn)業(yè)化前景：產(chǎn)業(yè)化前景： 尚德電力首席執(zhí)行官施正榮在達(dá)沃斯宣布，到尚德電力首席執(zhí)行官施正榮在達(dá)沃斯宣布，到2015年，年，世界上半數(shù)國家的太陽能光伏發(fā)電不需要補(bǔ)貼也都能夠同世界上半數(shù)國家的太陽能光伏發(fā)電不需要補(bǔ)貼也都能夠同傳統(tǒng)能源相競爭。目前，在印度、夏威夷、意大利和西班傳統(tǒng)能源相競爭。目前，在印度、夏威夷、意大利和西班牙，太陽能光伏已經(jīng)能夠與化石燃料一較高下。牙，太陽能光伏已經(jīng)能夠與化石燃料一較高下。 美國美國提出提出“太陽能先導(dǎo)計(jì)劃太陽能先導(dǎo)計(jì)劃”意在降低太陽能光伏發(fā)意在降低太陽能光伏發(fā)電的成本，使其電的成本，使其2015年達(dá)到商業(yè)

30、化競爭的水平；年達(dá)到商業(yè)化競爭的水平；日本日本也也提出了在提出了在2020年達(dá)到年達(dá)到28GW的光伏發(fā)電總量；的光伏發(fā)電總量；歐洲光伏協(xié)歐洲光伏協(xié)會會提出了提出了“setfor2020”規(guī)劃，規(guī)劃在規(guī)劃，規(guī)劃在2020年讓光伏發(fā)電年讓光伏發(fā)電做到商業(yè)化競爭。在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，各國政府做到商業(yè)化競爭。在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，各國政府對光伏發(fā)電的認(rèn)可度逐漸提高。對光伏發(fā)電的認(rèn)可度逐漸提高。 國家能源局正式印發(fā)了國家能源局正式印發(fā)了太陽能發(fā)電發(fā)展太陽能發(fā)電發(fā)展“十十二五二五”規(guī)劃規(guī)劃。規(guī)劃規(guī)劃明確了明確了“十二五十二五”期間我期間我國太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的七大重點(diǎn)任務(wù)國太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的七大重點(diǎn)任務(wù)： （一）有序推進(jìn)太陽能電站建設(shè)（一）有序推進(jìn)太陽能電站建設(shè) （二）大力推廣分布式太陽能光伏發(fā)電（二）大力推廣分布式太陽能光伏發(fā)電 （三）建設(shè)新能源微網(wǎng)示范工程（三）建設(shè)新能源微網(wǎng)示范工程 （四）創(chuàng)建新能源示范城市（四）創(chuàng)建新能源示范城市 （五）完善太陽能發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新體系（五）完善太陽能發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新體系 （六）提高太陽能發(fā)電產(chǎn)品持續(xù)競爭力（六）提高太陽能發(fā)電產(chǎn)品持續(xù)競爭力 （七）建立完善太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)體系（七）建立完善太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)體系 事實(shí)上，人們已經(jīng)用上太陽能，不過其成本事實(shí)上，人們已經(jīng)用上太陽能，不過其