聚合物太阳能电池和有机太阳能电池

浅谈有机太阳能电池与无机太阳能电池 杨红旭 10013203

测绘工程10级2班

摘要：有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的

关注。本文主要比较有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。

关键词：有机太阳能电池 无机太阳能电池 生产成本 工作原理 光电转换率

一、 引言

现今占主导地位的太阳能电池是以无机半导体为主要材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－还原反应来提纯硅的方法，这一过

程必然会使晶体硅太阳能电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵。而有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体材料加以代替，其中就包括有机太阳能电池的研究。本文就有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别做简

浅谈有机太阳能电池与无机太阳能电池 杨红旭 10013203

测绘工程10级2班

摘要：有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的

关注。本文主要比较有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。

关键词：有机太阳能电池 无机太阳能电池 生产成本 工作原理 光电转换率

一、 引言

现今占主导地位的太阳能电池是以无机半导体为主要材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－还原反应来提纯硅的方法，这一过

程必然会使晶体硅太阳能电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵。而有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体材料加以代替，其中就包括有机太阳能电池的研究。本文就有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别做简

河北工业大学2009届毕业论文

2 有机太阳能电池综述

2.1 有机太阳能电池材料简述

对于有机太阳能电池材料可以简单地分为两类，一类是小分子材料，另一类是聚合物材料。严谨一些的分法可以大致分为以下五类：⑴有机小分子化合物；⑵有机大分子化合物；⑶D-A二元体系；⑷模拟叶绿素分子结构材料；⑸有机无机杂化体系。但鉴于本论文的工作内容和研究深度，在这里只对前面简单分类作主要介绍。 2.1.1 小分子材料

有机小分子光电转换材料大部分是一些含共轭体系的染料分子，它们能够很好地吸收可见光从而表现出很好的光电转换性质。它们具有化合物结构可设计性、材料质量轻、生产成本低、加工性能好、便于制备大面积太阳能电池等优点。主要的小分子材料有酞菁[3]、卟啉[4-6]和苝菁[7，8]等，现简单介绍如下：

酞菁类化合物是典型的p型有机半导体，具有离域的平面大π键，600~800nm的光谱区域内有较大吸收。其合成已经工业化，是太阳能电池中很受重视、研究得最多的一类材料。这几十年来，人们主要研究了从金属酞菁在金属电极尤其是铂电极上的光电效应，探讨了如中心金属离子、掺杂及环境气氛等影响金属酞菁光伏效应的多种因素，到金属酞菁在无机半导体如ZnO、CdS、SnO2等上面的

聚合物太阳能电池研究进展

摘要 对聚合物光伏材料进行描述，指出了聚合物太阳能电池的光电响应方式

与传统无机太阳能电池的差别，描述了聚合物太阳能电池的工作原理、重要参数。分析了目前制约电池效率和稳定性提高的主要因素，并提出了提高聚合物太阳能电池效率的途径以及延长电池寿命的方法，为今后聚合物太阳能电池的发展指明了研究方向。

关键词 聚合物太阳能电池 体相异质结 光电功能薄膜 形貌调控

1 引言

当今，能源问题已成为世界各国经济发展遇到的重大问题，一是世界能源储量不容乐观，石油天然气可采年限只有六七十年；二是燃烧化石燃料产生的CO2等温室气体造成全球气候变暖已严重影响人类的生活。太阳能[1]作为未来最有希望的能源之一，因为其分布广阔获取方便、对人无害不污染环境、取之不尽用之不竭而受到各个国家的高度重视。除核能外，我们当今所使用的主要能源(包括化石燃料的煤、石油、天然气和水力、风力电能)都来自于太阳对地球的辐照。 太阳对地球一天辐照所传递的能量就足以让这个星球上的60多亿居民按现在的能源消费速度使用27年。

目前研究和应用最广泛的太阳能电池主要是单晶硅、多晶硅和非晶硅系列电池，然而由于硅电池材料本身的加工工艺非常复杂，材料要求苛刻且不易进行大面积柔

烧结

? 晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料，传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极

欧姆接触，共烧工艺只需一次烧结，同时形成上下电极的欧姆接触，是高效晶体硅太阳能电池的一项重要关键工艺，国外著名的金属浆料厂商非常卖力推广共烧工艺。这个工艺基础理论来自较古老的合金法制P-N结工艺。就是电极金属材料和半导体单晶硅在温度达到共晶温度时，单晶硅原子按相图以一定的比例量溶入到熔融的合金电极材料中去。单晶硅原子溶入到电极金属中的整个过程是相当快的，一般只需几秒钟时间。溶入的单晶硅原子数目决定于合金温度和电极材料的体积，烧结合金温度愈高，电极金属材料体积愈大，则溶入的硅原子数目也愈多，这时状态被称为晶体电极金属的合金系统。如果此时温度降低，系统开始冷却，这时原先溶入到电极金属材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来，也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层。如果外延层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型相同杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成欧姆接触；如果再结晶层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型异型的杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成P-N结。

? 银桨、银铝桨、铝桨印刷过的硅片，通过烘干有机溶剂完全挥发，膜层收缩成为固状物紧密

粘附

引言

1954年Bell实验室研发出第一个单晶硅太阳能电池，效率为6%。自此开启了太阳能电池的新纪元。硅系太阳能电池已从单晶，多晶硅发展到非晶硅，从块状发展到薄膜，实现第一代到第二代的的转换。

20世纪后期，各种化合物薄膜电池兴起，呈现欣欣向荣的局面。碲化镉，砷化镓，铜铟镓硒如雨后春笋般地登上舞台。

有机物薄膜电池也不甘寂寞，在沉寂了数年之后也焕发出勃勃生气。

21世纪注定是太阳能利用的新世纪。那么，在诸多太阳能电池中，究竟哪些会脱颖而出，或者说占主导地位呢？

一． 太阳能电池的工作原理

太阳能电池发电原理： 太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生

了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

晶体硅太阳能电池的制作过程： “硅”是我们这个星

太阳能电池背膜行业调查报告

重庆纽米新材料科技有限公司 李伟

目 录

前言???????????????????????????1 一、太阳能电池产业发展概况????????????????1 二、太阳能电池背膜行业市场状况、发展趋势及国产化进程???2 三、不同结构太阳能电池背板的比较?????????????5 四、太阳能电池背膜使用的各种氟塑料的比较?????????7 五、薄膜用聚偏氟乙烯（PVDF）相关知识简介 ..................11 六、PVDF太阳能电池背膜行业动态 ?????????????15 七、国内外太阳能电池背膜生产厂家 ????????????18 八、说 明 ????????????????????????20 前 言

光—电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光产生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电

聚合物太阳能电池光伏材料的研究进展

摘要: 聚合物太阳能电池由于成本低廉、轻薄灵活、光伏材料分子结构的可设计性等优点

成为近年来太阳 能电池研究与开发的热点。光电转化效率较低一直是制约此类电池商业化的关键问题, 而影响效率的因素包 括电池结构、光伏材料的选择、以及电池的组装技术等。本文简要介绍了聚合物太阳能电池的工作原理, 对电 池光敏层结构的研究进展以及给、受体材料的种类和应用发展现状进行了着重分析, 最后从提高电池效率的几 个方面展望了聚合物太阳能电池的发展方向。

关键词: 太阳能电池; 光伏材料; 工作原理; 聚合物光敏层; 结构

引言

太阳能作为一种易于获取、安全、洁净无污染的新能源为人们解决能源危机提供了新的思路。利用 太阳能最有效的方式之一是太阳能电池技术, 1954年美国贝尔实验室成功研制出效率为 6% 的实用型单 晶硅电池为太阳能电池技术的研究拉开了序幕[ 1~ 3] 。目前已开发和研究的太阳能电池有硅太阳能电池、 无机化合物半导体太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机小分子太阳能电池以及聚合物太阳能电池[ 4] 。 同其它几种太阳电池相比, 聚合物太阳能电池具有原料广、成本低、光伏材料可以自行设计合成以及可制 备

1. 引言

面对日益紧张的能源和环境危机，对新能源、可再生能源的需求日趋迫切，如何更有效、更低成本地利用取之不尽用之不竭的太阳能一直备受关注。然而传统的硅太阳能电池由于成本高、硅提纯过程对环境污染大等问题， 使其大规模应用受到一定限制。因此，寻找低成本、环境友好的新型太阳能电池成为普遍关注的重点。

钙钛矿太阳电池是由染料敏化电池演化而来.CH 3NH 3PbX 3 材料吸收系数高达 10 5; 通过调节钙钛矿材料的组成, 可改变其带隙 [2 ] 和电池的颜色,制备彩色电池 [3 ] . 另外, 钙钛矿太阳电池还具有成本低, 制备工艺简单, 以及可制备柔性 [4 ]、透明 [5 ]及叠层电池 [6 ] 等一系列优点, 而且其独特的缺陷特性 [7 ,8] , 使钙钛矿晶体材料既可呈现 n 型半导体的性质, 也可呈现 p 型半导体的性质, 故而其应用更加多样化. 而且 CH3NH3PbX3 具有廉价、可溶液制备的特点, 便于采用不需要真空条件的卷对卷技术制备, 这为钙钛矿太阳电池的大规模、低成本制造提供可能.

2009 年, 日本人 Kojima 等[1] 首次将有机、无机杂化的钙钛矿材料应用到量子点敏化太阳电池中,制备出第一块钙钛矿太阳电池, 并

量子点太阳能电池简介

摘要：量子点太阳能电池是第三代太阳能电池，也是目前最尖端、最新的太阳能电池之一，

这种电池在使用半导体材料的普通太阳能电池之中，引入了纳米技术与量子力学理论，尽管目前尚没有制作出这种超高转换效率的实用化太阳能电池，但是大量的理论计算和实验研究已经证实，量子点太阳能电池将会在未来的太阳能转换中显示出巨大的发展前景。简述了量子点太阳能电池的物理机理及研究内容。

关键词：量子点，太阳能电池，机理

随着人类面临的环境与能源问题的持续恶化，加强环境保护和开发清洁能源是人类高度关注的焦点。因此，近年来人们对太阳能开发和利用的研究进展极为迅速。作为一种重要的光电能量转换器件，太阳能电池的研究一直受到人们的热切关注。

太阳能电池可以分为两大类：一类是基于半导体p-n结中载流子输运过程的无机固态太阳能电池；另一类则是基于有机分子材料中光电子化学过程的光电化学太阳能电池。单晶GaAs太阳能电池、晶体Si太阳能电池和Si基薄膜太阳能电池属于第一类，而染料敏化太阳能电池和聚合物太阳能电池属于第二类。第一类太阳能电池已经产业化或商业化，而第二类太阳能电池正处于研究与开发之中。目前太阳能电池存在能耗高、光电转换效率低等缺点。尽管人们已采用各种方法使太