【正文】 特別是 ***同學，他給了筆者極大的幫助。為我將來的學習和工作點亮了一盞指路明燈。勞申巴赫 [美 ] 著 , 金熹 , 廖春發(fā) , 傅德棣等譯 . 太陽電池陣設計手冊 [M]. 北京：宇航出版社 , 1987： 115. [13 安其霖 ， 曹國琛 ， 李國欣等 ． 太陽電池原理與工藝 [M]． 上海 ： 上?？萍汲霭嫔?， 1984：5658． [14] T. Kawano, S. Kidoaki. Elasticity boundary conditions required for cell mechanotaxis on microelasticallypatterned gel[J]. Biomaterials, 2021， 32(11)： 27252733. [15] M. V. Madsen, S. , et al. Degradation patterns in water and oxygen of an inverted polymer solar cell[J]. Journal of the American Chemical Society. 2021, 132(47): 123125. [16] Y. Liang, Z. Xu， J. Xia, et al. For the Bright FutureBulk Heterojunction Polymer Solar Cells with Power Conversion Efficiency of % [J]. Adv. Mater. 2021, 22(12): E135E138. [17] R. Service. Outlook Brightens for Plastic Solar Cells [J]. Science, 2021, 332(6027)： 293. [18] K. Norman, N. B. Larsen, F. C. Krebs. Precursor route poly (thienylene vinylene) for anic solar cells: photophysics and photovoltaic performance [J]. So1. Energy Mater. So1. Cells 2021, 90: 27932828. [19] 林鵬 , 張志峰 , 熊德平等 . 有機太陽能電池研究進展 [J]. 光電子技術 , 2021, 24(1)： 5560. [20] R. F. Service, Outlook Brightens for Plastic Solar Cells [J]. Science, 2021, 24(2)： 293. [21] 張文毓 ． 太陽能電池的新進展 [C]． 2021 年全國太陽能光化學與光催化學術會議 ， 2021，11： 300302． 24 [22] 李妍 ． 基于聚合物 /無機復合體系太陽能電池光伏特性的研究 [J]， 物理化學學報 ， 2021，10： 2575． [23] S. E. Hen, C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, et al. % efficient anic plastic solar cells[J]. A ppl. Phys. Lett., 2021, 2: 841. [24] T. Ameri, G. Dennler, C. Lungenschmied, et al. Organic tandem solar cells [J]. Energy Environ. Sci., 2021, 2(4)： 347363. 25 致 謝 本論文在準備和寫作過程中 ,筆者得到了 *****老師的悉心指導和熱情幫助。pert[J]. Nature Photonics, 2021, 3(5): 297302. [2] Y. Kim, K. Lee, N. E. Coates, et al. Efficient tandem polymer solar cells fabricated by allsolution processing[J]. Science, 2021, 317(5835): 222225. [3] Y. W. Kim, M. L. Monroe, et al. Optimization of anic bilayer solar cell through systematic study of anode treatment and material thickness[J]. Korean Journal of Chemical Engineering, 2021. 25(5): 10361039. [4] Y. Zhao, Z. Xie, C. Qin, et al. Enhanced charge collection in polymer photovoltaic cells by using an ethanolsoluble conjugated polyfluorene as cathode buffer layer[J]. Sol. Energy Mater. and Sol. Cells, 2021. 93(5): 604608. [5] S. Kidoaki, Elasticity boundary conditions required for cell mechanotaxis on microelastically patterned gel[J]. Biomaterials, 2021， 32(11)： 27252733. [6] K. Norrman , M. V. Madsen, S. A. Gevyan, et al. Degradation patterns in water and oxygen of an inverted polymer solar cell[J]. Journal of the American Chemical Society, 2021, 132(47): 1688316892. [7] Tetsuo Soga. Nanostructured materials for solar energy conversion[M]. Science press, 2021. P. 2728. [8] C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, et al. % efficient anic plastic solar cells[J]. Appl. Phys. Lett., 2021, 78: 841. [9] 劉鑒民 ． 太陽能利用原理 .技術工程 [M]． 北京 ： 電子工業(yè)出版社 ， 2021： 1518． [10] F. Padinger, R. Rittberger, N. S. Sariciftci. Effects of postproduction treatment on plastic solar cells[J]. Advanced Functional Mater., 2021, 13(1): 8588. [11] 楊德仁 ． 太陽電池材料 [M]． 北京 ： 化學工業(yè)出版社 ， 2021： 2628． [12] 漢斯 23 參考文獻 [1] S. Park, S. Beaupr233。最后， 經過大量的查閱資料， 研究了 有機太陽能電池的最新發(fā)展情況，對最新的發(fā)展機理及性能特點做了深刻的分析， 并對其產業(yè)化的前景進行了展望。 22 4 總 結 本文首先介紹了太陽能電池的一些基本知識，大致對太陽能電池的發(fā)展歷程和太陽能電池的工作原理做了一定的介紹。而要實現這一目標，需要設法使太陽能電池依靠低成本、能穩(wěn)定供應的材料及簡捷的生產工藝制造出來。 有機太陽能電池產業(yè)化前景 目前，全世界每年約有 10GW 左右的太陽能電池被制造并投入使用，然而目前全球對能源的需求量為 13TW[24]。圖 32 為采用具有 V 字型折疊結構的有機太陽能電池的結構示意圖，采用這種結構的器件的另一個優(yōu)點是 21 適合制備交替型堆疊器件，即在 V 字型的一個坡面上構筑一種電池單元（電池單元 1）， 圖 32具有 V字型折疊結構的有機太陽能電池 [22] 而在 V 字型的另一個坡面上構筑另一種電池單元（電池單元 2），從而使有機太陽能電池的光電轉換效率得到進一步提高。 使用折疊結構改善有機太陽能電池對太陽光的利用率 通常的有機太陽能電池為平面結構，但如果把有機太陽能電池制備成 V 字型折疊結構，則單位投影面積內對太陽光的吸收則會大幅度增加。為了改善這一情況，有研究者設計出了堆疊結構器件，這種器件是把能響應不同太陽光譜帶的 2 個太 陽能電池單元通過一個連接層聯系起來，從而使整合后的電池器件能對太陽光譜有更廣范圍的響應，提高太陽光的利用率，改善電池的光電轉換效率 [20,21]。因為使用不止一種吸光材料，每一種可以捕獲不同部分的太陽光譜，所以，這種串聯電池可以維持電流，增加輸出電壓，這些因素可以提高效率。電流 電壓特性和外部量子效率（ EQE），屬于常規(guī)和倒置的單電池設備。 為了更有效地使用太陽輻射，楊陽的研究小組堆疊起一系列的多個光敏層，以互補吸收光譜，這樣就制成串聯聚合物太陽能電池。然而，效率不會自動提高，因為只是簡單地合并兩種電池。 進一步，研究人員集成了一種新的紅外吸收高分子材料，這種材料的開發(fā)者是日本住友化學公司（ Sumitomo Chemical），就集成到這種設備中，這種設備的架構確實廣泛適用，光電轉換效率躍升至 ％，這又是一個新的紀錄，認證機構是美國能源部下屬的國家可再生能源實驗室（ National Renewable Energy Laboratory）。 最新有機太陽能電池研究情況 加州大學洛杉磯分校（ UCLA）亨利薩繆里工程和應用科學學院（ Henry samueli School of Engineering and Applied Science）以及加州大學洛杉磯分校加州納米技術研究院（ CNSI： California Nanosystems Institute）極大地提高了聚合物太陽能電池的性能，制成的設備具有新的 “串聯 ”結構，可以結合多個電池，具有不同的吸收頻段。雖然有機太陽能電池的壽命要比結晶硅型太陽能電池壽命（ 20 年以上）短許多，但是因為 其制造成本要遠遠低于結晶硅型太陽能電池，因此，有機太陽能電池仍會有廣闊的產業(yè)化應用前景。 圖 31 有機太陽能電池材料 PCDTBT分子結構 [18] 所示 )作為活性材料的有機太陽能電池的使用壽命，發(fā)現其壽命可達到 7 年之久。,339。二 2噻吩基 239。十七烷基 2,7咔唑－ 5,5(439。由此可見，有機太陽能電池就效率而言很快便能達到產業(yè)化應用的要求，但是研究者普遍關心的還有電池壽命這一問題。表 1 中給出了近 1 年來國際上報道的有機太陽能電池光電轉化效率的發(fā)展進程。 2021 年初，國際上報道的有機太陽能電池的最高光電轉化效率為 %[16]，但是僅短短 1 年多的時間，到 2021 年 4 月份這一數值已經提升至 %[17]。在解決穩(wěn)定性問題后、現在正著手提高光電轉換效率。該類敏化劑激發(fā)態(tài)能級與 SnO2納米粒子導帶能級相匹配。華東理工大學精細化工研究所合成了一系列新的具有良好的溶解比的映酰亞胺類化合物，該類化合物除具有很強的熒光外 。此外， Gregg 博士還用可溶性映與聚合物摻雜，獲光電轉換效率 1． 5%的太陽能電池，是很有希望取得近一步突破的。以這些條件為出發(fā)， Gregg 博士利用稠環(huán)芳香染料 映進行所謂的 “自我摻雜 ”， 17 在摩爾分數為 1%的高摻雜濃度下，沒有發(fā)現任何相分離現象。而之 所以能有高達 10％的被激發(fā)電子可以轉成光電流，關鍵在于被激發(fā)電子在金層中的平均自由徑約是20～ 50 nm，而金層亦只有 10～ 50 nm 厚，因此許多電子可順利穿過金層到達半導體層，而不發(fā)生碰撞失去能量。 McFarland等人提出的結構為一多層結構：染料 (汞紅， merbromin，即紅藥水的成份 )金 (10～50 nm)二氧化鈦 (200 nm)鈦。雖然此太陽能電池的能量轉換效率只有%，但它的美妙之處在于可以在柔軟的塑料上放置太陽能電池，可以開發(fā)許多新穎的應用，如在柔軟的衣服上放置電池等。目前的成果是：納米管與高分子 P3HT(poly(3hexy lthiophene))混合在一起。 有機太陽能電池 近期 發(fā)展歷程 2021 年 3 月 29 日 Science 期刊上報導了加州大學化學家 [12]發(fā)明了一個新的方法，可以將有機太陽能電池涂在物體的表面上，它可以對可攜式電子設備及其他低耗電量電子設備提供電力。 pentaeene 晶體薄膜的制造利用 蒸汽 沉淀法可以大量制造。 在 2021 年，貝爾實驗室的科學家 J． HendrikSchon 與他的伙伴利用一種含碳基的有機物質 pentaeene 來取代太陽能電池中的矽 [11]。這種薄膜呈現最大外量子效率，在 490nm 附近約 34%，功率效率約為 2%。普郎克研究所的研究人員通過混合液晶和二萘嵌苯染料制造了有機光伏電池 [10]。在藍光照射下這種墻紙式太陽能電池的效率可達到 %[9]，在白光照射時它們的效率稍低些。其中一種化合物會產生帶電粒子，在有光線入射時會形成電流。在導電層上面