【正文】 瓦級的電站， ~100MW規(guī)模 VS太陽能熱發(fā)電站 ? 與建筑物結(jié)合 – 架設(shè)太陽電池組件 ? 日本： 19942022年 2萬套屋頂光伏系統(tǒng) 185MW ；七萬屋頂計劃 280M ? 美國： 1997~2022年 百萬屋頂計劃 3025MW 發(fā)電成本 6美分 – 集成在建筑材料上 ? 曲線形屋頂瓦、垂直幕墻、窗用玻璃 ? 太陽能電池在航天技術(shù)發(fā)展中有著不可替代的作用。 ? 從轉(zhuǎn)換效率和材料的來源角度講，多晶硅和非晶硅薄膜電池將最終取代單晶硅電池，成為市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。 太陽能電池作為清潔太陽能轉(zhuǎn)換裝置將有利于緩解世界的能源危機(jī)和環(huán)境污染問題。這樣雖然能保證材 料具有較高的電導(dǎo)率，但載流子的壽命與摻雜濃度成反比， 隨著摻雜濃度的提高，光生載流子被陷阱俘獲的概率增大， 導(dǎo)致電池的光電轉(zhuǎn)換效率很小。 [1]A. B. Djuris et al., J. Appl. Phys. 93, 5472–5479 (2022). [2]BRABEC C J, et al. [ J ]. Appl Phys Lett, 2022, 80 (7) : 128821290. 圖 1. ITO表面的處理 [1] 圖 2. 加入薄層的影響 [2] 體摻雜型太陽能電池的優(yōu)化 有機(jī)太陽能電池 還有就是在 Al與活性層之間加入光學(xué)層來改變活性層中場強(qiáng)分布 [] []Jin Young Kim et al.， Adv. Mater. 2022, 18, 572–576 凝膠方法在P3HT∶PCBM 和 Al電極之間引入一層 TiOx 間隔層來調(diào)節(jié)光場強(qiáng)度的空間分布 。 []CHIRVASE D, et al. [ J ]. Nanotechnology, 2022, 15: 131721323 體摻雜型太陽能電池的優(yōu)化 有機(jī)太陽能電池 Voc= V, Jsc= mA 光子吸收： 在大部分有機(jī)太陽能電池中，因為材料的帶隙過高，只有一小部分入射光被吸收，吸收只能達(dá)到 30％左右。 ?DSSC 的制備 雖然染料敏化太陽能電池與硅太陽能電池相比具有獨特的優(yōu)越性，但是它距實用階段還有很大距離．如何進(jìn)一步提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率、開發(fā)高效的固態(tài)電解質(zhì)以及尋找更好的光敏感染料都是染料敏化納米晶太陽能電池研究領(lǐng)域里有待解決的問題． ?DSSC 未來發(fā)展 ? 工作原理 : 有機(jī)半導(dǎo)體產(chǎn)生的電子和空穴束縛在激子 (excitons)之中 ,電子和空穴在界面 (電極和導(dǎo)電聚合物的結(jié)合處 )上分離。 有些水果和葉子也可以用于著色 。 ?納米 TiO2對光的吸收、散射、折射產(chǎn)生重要影響，光照下太陽光在薄膜內(nèi)被染料分子反復(fù)吸收，大大提高染料分子的光吸收率。 宏 觀 量 子 隧 道 效 應(yīng) TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 宏觀量子隧道效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)將會是未來微電子、光電子器件的基礎(chǔ)，它確立了現(xiàn)存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限。 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 TiO2光電陰極 納米半導(dǎo)體薄膜的特征 : ?具有大的比表面積，使其能夠有效地吸附單分子層染料，更好地利用太陽光； ?納米顆粒和導(dǎo)電基底以及納米半導(dǎo)體顆粒之間應(yīng)有很好的電學(xué)接觸，使載流子在其中能有效地傳輸，保證大面積薄膜的導(dǎo)電性； ?電解質(zhì)中的氧化還原電對（一般為 I3/I)能夠滲透到納米半導(dǎo)體薄膜內(nèi)部，使氧化態(tài)染料能有效地再生。 要求導(dǎo)電基底材料的方塊電阻越小越好；光陽極和光陰極基底中至少要有一種是透明的，透光率一般要在 85%以上。 ?目前 ， DSSCs的光電轉(zhuǎn)化效率已能穩(wěn)定在 10％ 以上，壽命能達(dá) 15～ 20年，且其制造成本僅為硅太陽能電池的1/5～ 1/10。 ?DSSC 電池簡介 1998,Sommeling et al 1998,M,Gratzel,Blackdye,%() 2022, et al % () 2022, et al,%() 2022, 1993,M,Gratzel,N719dye,%() 2022,M,Gratzel,%() 1976,et al,ZnO,%(at 563nm) 1991,N3dye,%() , CuI,%(simulated sunlight) 2022, % () 1993,Reddye,%() 圖 TiO2染料敏化太陽電池發(fā)展簡況 ?DSSC 電池簡介 ? 從經(jīng)濟(jì)角度來講： 若批量生產(chǎn) ， 電池的成本在 5— 10元 /(峰瓦 )左右 [3]， 而普通的硅電池在 2040元 /(峰瓦 )， 因而染料敏化納米薄膜太陽電池電池非常適合批量生產(chǎn) ， 滿足城市居民以及廣大農(nóng)村的需要 ， 特別是對我國近七千萬邊遠(yuǎn)地區(qū)人口的用電具有實際的意義 。 用于制備光陽極和光陰極襯底的作用是收集和傳輸從光陽極傳輸過來的電子，并通過外回路傳輸?shù)焦怅帢O并將電子提供給電解質(zhì)中的電子受體。 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 TiO2光電陰極 納米材料 指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的材料 。當(dāng)微電子器件進(jìn)一步微型化時必須要考慮上述的量子效應(yīng)。 ?納米 TiO2薄膜對染料敏化太陽能電池中電子傳輸和界面復(fù)合起著很重要作用，影響光電流的輸出。 如果著色后的電極不立即用 ， 必須把它存放在丙酮和脫植基的葉綠素混合溶液中 。 ? 美國加州伯克利分?？茖W(xué)家在2022年利用塑料納米技術(shù)研制出第一代塑料太陽能電池，可以安裝在一系列便攜式設(shè)備及可穿戴式電子設(shè)備上。 ? . 有鏈和環(huán) ? . 如 C2H6O（分子式） 結(jié)構(gòu)式 CH3CH2OH 乙醇 CH3OCH3 甲醚 有機(jī)組成上的特點 ?OPV 簡介 ? 總之： （ 1） .有機(jī)物都含有碳，不易形成離子化 合物，易形成共價化合物，且可形成 CC共價鍵，具有同分異構(gòu)現(xiàn)象、立體異構(gòu)現(xiàn)象。 有機(jī)太陽能電池原理 有機(jī)太陽能電池 ? 短路電流 Isc 太陽電池在短路條件下的工作電流稱為短路光電流 (Isc) ? 開路電壓 Voc 太陽電池在開路條件下的輸出電壓稱為開路光電壓 (Voc) ? 填充因子 FF FF=Vmcm?2 FF=, η=%. Voc= V, Jsc= 體摻雜型太陽能電池的優(yōu)化 有機(jī)太陽能電池 6. 雖然有機(jī)太陽能電池具有廉價、易于加工、可大面積成膜等優(yōu)點，但與無機(jī)硅太陽電池相比，在 轉(zhuǎn)換效率、光譜響應(yīng)范圍、電池的穩(wěn)定性方面，有機(jī)太陽電池相比無機(jī)還有很大的差距。 ? 有機(jī)物本身易與水和空氣起反應(yīng)，以及其光化學(xué)穩(wěn)定 性較差都是影響其效率的重要因素。太陽能電池的研究有著重要的意義。 ? 另兩類電池納米晶太陽能電池和聚合物修飾電極太陽能電池，它們的研究剛剛起步，短時間內(nèi)不可能替代硅系太陽能電池。 存在的問題及原因 有機(jī)太陽能電池 太陽能電池的發(fā)展方向 ? 材料與器件結(jié)構(gòu)的研究與開發(fā) – 各種太陽能電池材料研究 – 雜質(zhì)與缺陷的轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性影響 – 使用薄膜技術(shù)和剝離技術(shù)。 ? 高分子材料大都為無定型，即使有結(jié)晶度，也是無定型與結(jié)晶形態(tài)的混合，分子鏈間作用力較弱。 而且溶劑的揮發(fā)速度對于電池性能也有很大的影響 [2]。I sc 有機(jī)太陽能電池特性參數(shù) 有機(jī)太陽能電池 0 . 2 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 81 086420 J (