摩鑫平台Login账号注册登录首页新闻热线．ｎｅｔ市场观察ＭａｒｋｅｔＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ目前在太阳电池领域普遍使用的是晶体硅太阳电池，约占世界光伏组件的８５％。随着能源和环保问题日益受到重视，太阳电池产业在我国和世界上的发展突飞猛进。再加上半导体工业其它方面的广泛应用，直接导致了硅材料的紧缺，因此其价格近两年急剧上涨，这对硅太阳电池成本的降低起到了阻碍作用，进而严重影响到太阳能光伏的广泛应用。改变这种状况的途径有两个，一是发展无机（如硅）薄膜电池（见图１）。所谓薄膜电池就是利用较少的材料形成太阳能电池器件；二是发展日益受到重视的有机薄膜太阳能光伏电池。近年来，以有机小分子化合物和聚合物为半导体材料的太阳电池已经成为当前有机光电子功能材料与器件研究领域中的前沿热点问题（见图２）。尤其是有机半导体技术在低价格系统中具有巨大的潜在应用前景。尽管其性能和稳定性与硅基等无机材料相比还有较大的差距，但它所具有的一些独特性能相对于无机半导体材料有较明显的优势：（１）由于有机材料质量较无机材料轻很多，因此有机太阳电池及其组件的质量较轻；（２）有机薄膜太阳电池可在柔性或非柔性衬底上加工，因此更加灵活工艺更简单，成本更低廉；（３）有机太阳电池产品是半透明的，便于装饰和有更多的应用，色彩可选；（４）生产中的能耗较无机材料更低；（５）生产过程对环境无污染。与无机材料相比较，有机材料的载流子迁移率要低若干个量级，这对有机半导体器件的设计和效率有很大影响。然而，有机半导体材料，尤其是聚合物合体具有较高的光吸收系数（通常大于１０ｃｍ－１１，２］和较大的载流子寿命使厚度小于１００ｎｍ的薄膜器件也可以有很强的吸收。这些特性在某种程度上补偿了有机材料低载流子迁移率带来的不利江南大学理学院光信息科学与技术系李果华＊走近有机太阳电池＊李果华，教授，江南大学理学院光信息科学与技术系地址：江苏省无锡市蠡湖大道１８００号Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｕｏｈｕａ＿ｌｉ５５＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ薄膜Ｓｉ共轭聚合物塑料太阳能电池４８订阅本刊请拨：（０１０）８８６８１８４３转８０２７ＭａｒｋｅｔＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ市场观察影响。近年来，研究还发现聚合物和富勒烯薄膜中载流子的迁移率接近于甚至超过非晶硅薄膜。有机太阳电池相对于无机太阳电池最具竞争力的方面，就是生产成本低廉。虽然在转换效率和使用寿命方面目前有机太阳电池还不及无机太阳电池，但随着技术的进步和有机材料性能的改进，这种差距可以不断减小。实际上，尽管目前有机太阳电３％￣５％的转换效率相对于无机太阳电池（晶体硅）的１８％的转换效率低很多，但考虑到成本因素，并且随着社会的发展，产品的更新换代很快，因此即使在转换效率上有这么大的差距，有机太阳电池仍然具有很好的市场前景。其次，聚合物有机太阳电池不仅可在自然阳光下使用，也可用于室内。例如，通常的荧光灯由六条主要光谱构成，其中四条（５４５，４８５，４３５，４０５ｎｍ）可对光电转换有贡献。虽然开路电压会随着光照的减弱而减小（尽管如此，聚合物太阳电池在室内荧光灯约１０００勒克斯光强的照射下仍很容易获得５００ｍＶ的开路电压），但短路电流却基本不会改变（在１０００勒克斯下为４．７μＡ／ｃｍ）。即使在非常低的照度下（如５００勒克斯），仍然可以获得３７５ｍＶ的开路电压和３．５μＡ／ｃｍ的短路电流。这些可适用于诸如遥控器、手表及微型显示器等低能耗设备。另外，柔性有机太阳电池还有一个优点就是便于集成。当前有机太阳电池研究领域的热点问题之一，是如何提高转换效率以及充分利用其柔韧性。而提高效率的重要途径之一就是改善有机材料载流子的传输和收集效率。这通常可以采用两种方式来实现。其一是合成新的具有良好光电特性的有机半导体材料，其二是利用现有的材料改进设计和提高性能。柔韧性取决于衬底的选用。有机太阳电池的材料通常有小分子材料和大分子（聚合物）材料。在过去的十年中，聚合物太阳电池无论在学术界还是工业界都受到了非同寻常的重视。其直接结果就是导致了聚合物太阳电池的转换效率在１０年间从０．１％提高到了４％￣５％，甚至６％（双结）。总之，有机材料太阳能电池的研究和利用对于太阳能的廉价利用有着重要意义。当然，可用于薄膜太阳能电池的材料有很多，这里只是对目前研究比较热门和比较看好的有机材料太阳能电池做了简单介绍。归根结底，太阳能电池效率和成本的突破，关键在于有没有新材料的出现！从几年前的一篇文献的图片也可看出这一点（见图（责编：侯艳丽）参考文献ＨｏｐｐｅＨ，ＡｒｎｏｌｄＮ，ＭｅｉｓｓｎｅｒＤ，ＳａｒｉｃｉｆｔｃｉＮＳ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｃａｌａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｗｉｔｈｉｎｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｐｏｌｙｍｅｒ／ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ－ｂａｓｅｄｂｕｌｋ－ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｏｒｇａｎｉｃｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ．ＳｏｌＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒＳｏｌＣｅｌｌｓ８０：１０５（２００３）ＨｏｐｐｅＨ，ＳａｒｉｃｉｆｔｃｉＮＳ．Ｏｒｇａｎｉｃｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ：ａｎｏｖｅｒｖｉｅｗ．ＪＭａｔｅｒＲｅｓ１９：１９２４（２００４）ＭｏｎｔａｎａｒｉＩ，ＮｏｇｕｅｉｒａＡＦ，ＮｅｌｓｏｎＪ，ＤｕｒｒａｎｔＪＲ，ＷｉｎｄｅｒＣ，ＬｏｉＭＡ，ＳａｒｉｃｉｆｔｃｉＮＳ，ＢｒａｂｅｃＣＪ．Ｔｒａｎｓｉｅｎｔｏｐｔｉｃａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｆｃｈａｒｇｅｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｓｉｎａｐｏｌｙｍｅｒ／ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ８１：３００１（２００１）ＤｕｒｒａｎｔＪＲ，ＷｉｎｄｅｒＣ，ＳａｒｉｃｉｆｔｃｉＮＳ，ＢｒａｂｅｃＣ．Ｃｈａｒｇｅｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｉｎｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｐｏｌｙｍｅｒ／ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｂｌｅｎｄｅｄｆｉｌｍｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔｒａｎｓｉｅｎｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．ＪＰｈｙｓＣｈｅｍＢ１０７：１５６７（２００３）ＮｅｌｓｏｎＪ．Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ－ｌｉｍｉｔｅｄｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｉｎｐｏｌｙｍｅｒｆｕｌｌｅｒｅｎｅｂｌｅｎｄｓａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ．ＰｈｙｓＲｅｖＢ６７：１５５２０９（２００３）ＭｏｚｅｒＡＪ，ＳａｒｉｃｉｆｔｃｉＮＳ，ＳｋｏｔｈｅｉｍＴＡ，ＲｅｙｎｏｌｄｓＪＲ（ｅｄｓ）．Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｐｏｌｙｍｅｒｓ：ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ２．ＣＲＣ，ＢｏｃａＲａｔｏｎ，（２００６）１０１太阳能电池效率和材料的发展关系阳光能源日前，国内首个太阳能行业标准——《太阳用电池玻璃》，在由全国建筑用玻璃标准化技术委员会组织召开的太阳电池玻璃行业标准审查会议上获得通过。该行业标准的出台，将对太阳能玻璃产业的发展起到巨大推动作用。据介绍，标准中所说的太阳电池玻璃 是指用于晶体硅太阳电池组件，起覆盖保 护作用并具有高透射比的玻璃。材料方面， 太阳电池用玻璃可以使用钢化或非钢化的 压花玻璃和浮法玻璃。该标准还提出，太阳 电池玻璃含铁量不得大于 ０．０１５％，可见 光透射比大于或等于 ９１．５％（折合约 ９１．０％（折合３毫米标准厚度）。 首个太阳能玻璃业标准即将出台 ４９