基金项目:国家自然科学基金(59983001);作者简介:王彦涛(1979-),男,硕士研究生,主要从事光电功能材料的研究。聚合物本体异质结型太阳能电池研究进展
王彦涛,韦 玮,刘俊峰,张 辉
(西安交通大学环境与化学工程学院,西安710049)
摘要:聚合物本体异质结型太阳能电池是一种基于电子给体/受体混合物薄膜的高效率有机光
伏器件。文中介绍了近年来聚合物本体异质结型太阳能电池的最新研究进展,指出了目前存在的
问题和今后的发展方向。
关键词:有机太阳能电池;共轭聚合物;异质结
随着全球对能源需求的日益增加,石油、煤炭、天然气等传统能源日益枯竭,地球每年吸收的太
阳能为5.4×1024J左右,相当于目前世界上所有可用能源的几万倍。因此太阳能的利用,尤其是直
接利用太阳辐射转变为电能的太阳能电池的应用,特别受人关注。
目前,太阳能电池有很多种,几乎所有商品化的太阳能电池都是由硅或者无机化合物半导体制
成,然而其高成本,制造过程当中的毒性和不易柔性加工等缺点,使得人们从上个世纪70年代开始
关注有机太阳能电池研制,尤其是共轭聚合物太阳能电池的研究更是近年来研究的一个热点。这
种聚合物电池具有很多独特的性质,如:可提供湿法加工成膜(旋涂、刮涂及丝网印刷等);可制成柔
性器件、特种形状器件以及大面积器件;共轭聚合物很容易和其他有机或者无机材料共混而制备杂
化器件等等。
目前,纯聚合物太阳能电池光电转换效率大都很低[1],为1%～2%,制约其能量转换
效率的主要因素是电池的光谱响应与太阳光地面辐射不匹配、载流子在势场中的迁移率以及载流
子的电极收集效率低等。光诱导电荷转移现象的发现[2,3],使得聚合物太阳能电池的效率有了大幅
提高。如Saricifici等[4]发现聚2-甲氧基252(22己基己氧基)21,42对苯撑乙烯(MEH2PPV)与C60的复
合体系中存在光诱导电子转移现象。利用共轭聚合物作为电子给体材料(D),有机小分子或者无
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聚合物太阳能电池光伏材料的研究进展
作者：赵雨琪
来源：《科学与财富》2019年第31期
摘 要：光伏材料是太阳能电池的专用材料，指的是能够将太阳能直接转化为电能的材料。聚合物太阳能的响应方式，是与传统无机太阳能电池的光电响应方式非常不同的现代工作方式。聚合物太阳能电池的器件结构、工作原理、光电效应，以及电能的产生过程有其特殊性。回顾其发展历程，为提高聚合物太阳能电池效率的途径总结、研究太阳能电池的使用寿命，以及今后未来的发展指明了方向。
关键词：聚合物;太阳能电池;光伏材料;新能源
前言：太阳能电池中的光伏材料能够把太阳能直接转化为电能，而以聚合物为主体的光伏材料将有效的产生伏特效应。近几年来，广大企业纷纷发现了聚合物太阳能电池生产成本低廉、轻薄灵活、光伏材料分子结构可设计性强的优点。提升光电转化效率，改善电池结构，优化光伏材料的选择，改变电池组装技术等等，是强化聚合物太阳能电池工作原理的法宝。
一、聚合物太阳能电池发展的历程
太阳能作为一种容易获取，且安全、清洁、无污染的新型能源，为现代人解决能源危机提供了崭新的思路。太阳能来制造有效的太阳能电池技术，最早是由实用性的单晶硅电池拉开序幕的。而后经历了无机化合物、半导体太阳能电池、有机小分子太阳能电池，以及聚合物太阳能电池等几个历史发展阶段。
与其他几种太阳能电池相比，人们发现聚合物太阳能电池的原料应用较为广泛，而且生产成本较低，其光伏材料可以自行设计，而且在制备柔性器件时其优势非常明显。聚合物太阳能电池中的P型材料工作原理比较简单，只要当光照射到聚合物的电池材料之后，光子就会被迅速的吸收。激子产生之后，扩散到给体受体的接触界面，而后自由分离，分离结果往往是成自由电子和空穴。
聚合物太阳能电池的电能转化原理，是在内建电场的驱动之下，自由电子通过竖体材料的通道，直接迁移到阳极，而空穴则通过给体材料通道继续迁移到阴极。需要特别关注的是，现代聚合物太阳能电池的光敏层结构，优化的光敏层结构将对于未来太阳能电池的发展趋势给予更好的推动。
2018年第2期（总第436期）
【摘要】面对化石能源的日渐枯竭及其在使用中对环境的污染，新型能源开发将为人类文明可持续发展提供重要保障。太阳能属于清洁、无污染、可再生的新型能源，并由于有望取代煤、石油、天然气等传统非可再生能源而引起了人们的广泛关注。近年来，不同体系及不同结构的太阳能电池材料的研究都取得了很好的效果。文章简要概述了三代太阳能电池的发展，分别综述了各代太阳能电池的现状，指出发展真正低成本、低能耗、高效率，具有多应用场景的第三代新型太阳能电池利用技术，是现阶段太阳能电池的发展趋势。【关键词】太阳能电池；低成本；低能耗；高效率【中图分类号】TM914.4【文献标识码】A【文章编号】1674-0688（2018）02-0079-05
0前言
能源短缺和环境污染已成为影响经济社会发展的重要因
素，太阳能作为一种洁净的可再生能源得到了越来越多的重
视。当前，在核电的安全问题日益突出的情况下，太阳能电池
被认为是解决能源衰竭和环境污染等一系列重大问题的最佳选
择。太阳能电池又叫光伏电池（PV），是一种通过光电效应或
者光化学效应直接将太阳光转换成电能的器件，具有永久性、
清洁性和灵活性三大优点。根据太阳能电池的发展阶段，可将
其大致分为三代（如图1所示）。
1第一代太阳能电池
晶体硅系列太阳能电池的组件被广泛应用于商业、民用领
域，具有十分成熟的制造工艺，为当前光伏产业的主流产品。
第一块6%效率的单晶硅太阳能电池于1954年在贝尔实验室
问世，至今，单晶硅电池的转换效率世界纪录为25.8%，多晶
硅为22.3%[1-2]（如图2所示）。
1.1单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池是硅系列太阳能电池中具有最高效率和
最成熟制备工艺的电池器件[3]。单晶硅太阳能电池通常是在厚度为350～450μm的高质量（纯度高达99.9999%以上）
硅片上制成，且电池工艺相对繁琐，致使单晶硅电池成本较
高。近年来，由于切割技术的发展，单晶硅太阳能电池成本大
2019年3月第46卷第3期云南化工YunnanChemicalTechnologyMar.2019Vol.46，No.3
doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2019.03.018
钙钛矿太阳能电池研究进展
万志鹏
（江西师范大学化学化工学院，江西南昌330022）
摘要：钙钛矿太阳能电池（PSCs）近几年迅速发展，截至目前，其能量转换效率已经超过23%，这可能使光伏产业发生革命性的变化。基于最新的研究进展，介绍了钙钛矿太阳能电池的结构和工作机理，简要综述了空穴传输材料（HTM）在钙钛矿太阳能电池中的应用。最后，指出了钙钛矿太阳能电池目前存在的一些问题及未来的研究方向。关键词：钙钛矿太阳能电池；空穴传输材料；光电转换效率；稳定性中图分类号：O69文献标志码：A文章编号：1004-275X（2019）03-054-03
ResearchProgressonPerovskite-basedSolarCellsWanZhipeng
（CollegeofChemistryandChemicalEngineering,JiangxiNormalUniversity,Nanchang330022,China）Abstract:Perovskitesolarcells(PSCs)havedevelopedrapidlyinrecentyears.Uptonow,thepowerconversionefficiencyhasexceeded23%,whichmayrevolutionizethephotovoltaicindustryinthefuture.Basedonthelatestresearchprogress,thestructureandworkingmechanismofperovskitesolarcellsareintroduced.Furthermore,theapplicationofholetransportmaterials(HTM)inperovskitesolarcellsisbrieflyreviewed.Finally,someproblemsandfutureresearchtrendsofperovskitesolarcellsarepresent原ed.Keywords:perovskitesolarcells;holetransportingmaterials;powerconversionefficiency;stability
