有机太阳能电池与商业化硅太阳电池的优势。

有机太阳能电池与商业化硅太阳电池的优势。,第1张

有机太阳能电池更有优势,在人类利用太阳能的各项技术中,太阳能电池,即利用“光生伏打效应”将光能直接转换成电能的器件,是当前已获得广泛应用,同时也是最具发展前景的技术之一。长期以来,人们更多地以晶硅等无机材料为基础制备太阳能电池。但是这种电池生产存在工艺复杂、成本高、能耗大、污染重等弊端。能否找到一种成本低、效率高、柔性强、环境友好的新型有机材料研制出新型太阳能电池,眼下正成为世界各国科学家孜孜以求的目标。“以地球上最丰富的碳材料为基本原料,通过技术手段获得高效低成本的绿色能源,对于解决目前人类面临的重大能源问题具有极其重大的意义。”陈永胜介绍,从20世纪70年代起步的有机电子学及有机(高分子)功能材料的研究,为这一目标的实现提供了机遇。

与以硅为代表的无机半导体材料相比,有机半导体具有成本低、材料多样性、功能可调、可柔性印刷制备等诸多优点。目前,基于有机发光二极管(OLED)的显示屏已经实现了商业化生产,并在手机和电视显示屏中获得广泛应用。而基于有机高分子材料作为光敏活性层的有机太阳能电池,具有材料结构多样性、可大面积低成本印刷制备、柔性、半透明甚至全透明等优点,具有无机太阳能电池技术所不具备的许多优良特性。除了作为正常的发电装置外,在其他领域如节能建筑一体化、可穿戴设备等方面亦具有巨大的应用潜力,引起了学术界和工业界的极大兴趣。“特别是近年来,有机太阳能电池的研究获得了突飞猛进的发展,光电转化效率不断刷新。目前科学界普遍认为有机太阳能电池已经到了商业化的‘黎明前夕’。”陈永胜说。

太阳能电池的构造多种多样,现在多使用由P型半导体与N型半导体组合而成的PN结型太阳能电池,主要由P型和N型半导体、电极以及反射防止膜等元件构成。对于由2种不同的硅半导体(P型与N型)结合而成的太阳能电池,当太阳光照射时,太阳的光能被太阳能电池吸收,产生正离子(正孔)和负离子(电子),正离子向P型半导体集结,负离子向N型半导体集结,当太阳能电池的表面和背面的电极之间接上负载时,便有电流流过。

太阳能电池的种类可根据其使用的材料分为:硅系太阳能电池、化合物系太阳能电池和有机半导体系太阳能电池。

其中硅系太阳能电池又分为结晶系太阳能电池(包括单结晶、多结晶和多结晶薄膜太阳能电池)和非结晶质太阳能电池;化合物系太阳能电池又分为:Ⅲ-Ⅴ族化合物(GaAs)太阳能电池、Ⅱ-Ⅵ族化合物(CdS/CdTe)太阳能电池和三元(Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族)化合物(CuInSe2)太阳能电池;有机半导体系太阳能电池则包括色素增感太阳能电池和有机薄膜太阳能电池。

如果根据太阳能电池的形式、用途等还可分成民用、电力用、透明电池、半透明电池、柔软性电池、混合型电池(HIT电池)、层积电池和球状电池等。


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