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光伏发电的基本原理及应用前景摘要：随着太阳能发电技术的逐渐成熟，光伏发电也逐渐成为国家电力供应的重要部分，未来光伏行业受益于国家战略发展，前景广阔、潜力巨大。
本文阐述了光伏发电的基本原理，并对光伏电站的跟踪监控和运行数据进行了分析与评估，展望了光伏发电技术的应用前景。
关键词：光伏发电；基本原理；跟踪监控；运行数据；应用前景光能发电是当今世界的尖端科技，将为全人类彻底解决“能源危机”“环境污染”和“可持续发展”等三大世界难题，将做出历史性、跨世代的伟大贡献，将为人类利用新能源、新技术方面进入一个崭新的时代。
一、光伏发电的基本原理1、太阳能光伏发电系统的组成太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。
其中的核心元件是光伏电池组和控制器。
各部件在系统中的作用是：光伏电池：光电转换。
控制器：作用于整个系统的过程控制。
光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。
蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。
目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。
交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。
并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。
2、太阳能光伏电池板太阳能电池主要使用单晶硅为材料。
用单晶硅做成类似二极管中的p-n结。
工作原理和二极管类似。
只不过在二极管中，推动p-n结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响p-n结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热（*）。
也就是通常所说的光生伏特效应原理。
目前光电转换的效率，也就是光伏电池效率大约是单晶硅13%-15%，多晶硅11%-13%.目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。
太阳能光伏领域中的人工智能应用与前景展望随着全球能源危机的不断加剧，清洁能源的开发和利用成为了各国政府和科学家们的共同关注点。
在众多的清洁能源中，太阳能光伏发电因其可再生、无污染的特点而备受瞩目。
然而，太阳能光伏发电在实际应用中仍面临着一系列的挑战，如效率不高、成本过高等问题。
而人工智能技术的快速发展为解决这些问题提供了新的途径和可能性。
人工智能在太阳能光伏领域的应用已经取得了一定的进展，其中最为突出的是在光伏电池制造过程中的应用。
光伏电池制造是太阳能光伏发电的核心环节，而人工智能技术的应用可以提高光伏电池的制造效率和质量。
通过智能算法的优化，可以实现光伏电池材料的高效筛选和合成，从而提高光伏电池的转换效率。
同时，人工智能还可以在光伏电池的生产过程中实现自动化控制和质量监测，大大提高了生产效率和产品质量。
除了在光伏电池制造过程中的应用，人工智能还可以在太阳能光伏发电系统的运行和管理中发挥重要作用。
太阳能光伏发电系统的运行和管理涉及到大量的数据分析和决策，而人工智能技术可以通过对大数据的处理和分析，提供精准的运行状态监测和故障诊断，从而实现对光伏发电系统的智能化管理。
此外，人工智能还可以通过对天气预测和能源需求的分析，优化太阳能光伏发电系统的发电计划，提高发电效率和经济效益。
人工智能在太阳能光伏领域的应用前景非常广阔。
首先，随着人工智能技术的不断发展和成熟，其在光伏电池制造过程中的应用将进一步提高光伏电池的转换效率和质量，降低制造成本。
其次，人工智能在光伏发电系统的运行和管理中的应用将实现对太阳能光伏发电系统的智能化管理，提高发电效率和经济效益。
此外，人工智能还可以与其他新兴技术相结合，如区块链技术，实现对太阳能光伏发电系统的去中心化管理和能源交易，进一步推动太阳能光伏发电的发展和普及。
然而，人工智能在太阳能光伏领域的应用也面临一些挑战和问题。
首先，人工智能的应用需要大量的数据支持，而太阳能光伏发电领域的数据获取和共享还存在一定的困难。
钙钛矿太阳能电池方向就业解释说明以及概述1. 引言1.1 概述钙钛矿太阳能电池作为一种新型光伏技术，吸引了越来越多的关注。
由于其具有高效能、低成本、可弯曲性等诸多优势，钙钛矿太阳能电池在可再生能源领域具备广阔的应用前景。
本文将详细介绍钙钛矿太阳能电池的工作原理、历史发展以及优势应用领域，并对相关就业前景和人才需求进行深入分析。
1.2 文章结构文章将按如下顺序展开：第二部分将简要介绍钙钛矿太阳能电池的定义与原理，以及其历史发展和应用领域。
第三部分将重点分析全球钙钛矿太阳能电池市场现状和趋势，并探讨相关行业中的就业机会以及所需人才数量。
第四部分将详细说明钙钛矿太阳能电池相关技术要点，包括材料制备与表征技术、光伏器件性能测试与评价技术以及制造与组装技术。
最后一部分总结了钙钛矿太阳能电池就业的前景，概括了该行业所需人才，并探讨了个人对于钙钛矿太阳能电池就业的看法和建议。
1.3 目的本文的目的是为读者提供关于钙钛矿太阳能电池方向就业的详尽说明和概述。
通过阐述钙钛矿太阳能电池的定义、原理和应用领域，读者将获得对这一新兴行业趋势的全面认识。
同时，通过分析全球市场现状、相关行业的就业机会和需求量以及相关技术要点和人才素质要求，读者将更好地理解这一就业领域。
最后，通过展望未来的前景并提出个人意见和建议，读者将为自身在该领域能否发展方向做出更加明智的选择。
2. 钙钛矿太阳能电池简介2.1 钙钛矿太阳能电池的定义与原理钙钛矿太阳能电池是一种基于有机无机混合钙钛矿材料结构的薄膜光伏器件。
其工作原理主要是通过吸收光能将光子转化为电子，并利用材料内部的势垒和特殊结构实现光生载流子的分离和传输，最终产生电流。
具体来说，钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿层通常采用全无机氧化物过渡金属卤化物（例如氧化铅、铅碘等）或有机无机复合有机金属氨基硅桥联离子（例如MAPI）等材料制备而成。
这些材料具有良好的光吸收、高载流子迁移率以及易于制备等优点，使得钙钛矿太阳能电池在光伏领域引起了巨大关注。
《太阳能光伏并网发电系统的研究》篇一摘要：本文着重研究了太阳能光伏并网发电系统的原理、组成、发展现状及未来趋势。
首先，从理论上探讨了太阳能光伏并网发电的原理及其应用。
接着，分析了系统的基本组成，包括太阳能电池板、并网逆变器等核心组件。
同时，通过实例介绍了该系统的实际运用，探讨了目前发展中所面临的问题，并对未来的研究方向和应用前景进行了展望。
一、引言随着能源结构的转变和环保意识的提升，太阳能作为一种可再生能源逐渐受到了人们的广泛关注。
太阳能光伏并网发电系统作为利用太阳能发电的重要方式之一，具有环保、节能、高效等优点，在国内外得到了广泛应用。
因此，对太阳能光伏并网发电系统的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、太阳能光伏并网发电系统的原理及应用太阳能光伏并网发电系统是利用太阳能电池板将太阳能转化为直流电，然后通过并网逆变器将直流电转化为交流电，最终并入电网系统供用户使用。
其工作原理基于光电效应，即在光照射下，太阳能电池板内的半导体材料产生光生电势差，从而产生电流。
太阳能光伏并网发电系统广泛应用于家庭、工业、农业等领域。
在家庭领域，该系统可以提供清洁、高效的电力供应；在工业领域，该系统可以为企业提供绿色能源，降低能源成本；在农业领域，该系统可以用于农田灌溉、温室供电等。
三、太阳能光伏并网发电系统的基本组成太阳能光伏并网发电系统主要由以下几部分组成：1. 太阳能电池板：将太阳能转化为直流电的装置。
其性能直接影响整个系统的发电效率。
2. 并网逆变器：将直流电转化为交流电的关键设备。
其性能稳定、转换效率高是保证系统正常运行的关键。
3. 支架及安装结构：用于安装太阳能电池板，保证其正常工作。
4. 控制器及其他辅助设备：如最大功率点跟踪器、防雷设备等，用于保证系统的安全、稳定运行。
四、太阳能光伏并网发电系统的实际运用及面临的问题目前，太阳能光伏并网发电系统在实际运用中取得了显著的成效。
然而，仍面临一些问题，如系统成本较高、受天气影响较大、电网接入问题等。
太阳能电池的研究现状及发展【摘要】近年来随着人们对环境的重视，对新能源的需要变得越来越大，太阳能成为新型能源将被广泛应用。
黄铁矿结构的二硫化铁（FeS2）是一种具有合适的禁带宽度（Eg≈0.95eV）和较高光吸收系数（当λ≤700nm时，α=5×105cm-1）的半导体材料，而且其组成元素在地球上储量丰富、无毒，有很好的环境相容性。
因此，FeS2薄膜在光电子以及太阳能电池材料等方面有潜在的应用前景，受到人们的广泛关注。
本文从不同制备方法所制备出的二硫化铁薄膜的研究结果，来分析二硫化铁薄膜的研究状况。
【关键词】能源;二硫化铁;制备方法;光电性能1.引言太阳能电池自1954年由诺贝尔实验室和RCA公司几位杰出的科学家发明问世以来，由于地球变暖现象的日益严重，世界各国对二氧化碳的排放量均采取严格的管制，再加上石油匮乏，40年后将消耗殆尽，其价格持续攀升，这些因素都促成了对代替能源的重视与需求，也激发了太阳能产业的蓬勃发展。
太阳是一座聚合核反应器，它一刻不停地向四周空间放射出巨大的能量。
它的发射功率为3.865×1026J/S（相当于烧掉1.32×1016ton标准煤释放出来的能量）。
地球大气表层所接收的能量仅是其中的22亿分之一，但是地球一年接收的太阳的总能量却是现在人类消耗能源的12000倍。
另外，根据文献记载太阳的质量为1.989×1030kg，根据爱因斯坦相对论（E=mc2）可以计算出太阳上氢的含量足够维持800亿年。
而由地质资料得出的地球年龄远远小于这个数字。
因此可以说太阳能是取之不尽、用之不竭的[1-3]2.太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
2.1 太阳能电池发展目前，太阳能电池产品是以半导体为主要材料的光吸收材料，在器件结构上则使用P型与N型半导体所形成的PN结产生的内电场，从而分离带负电荷的电子与带正电荷的空穴而产生电压。
生物太阳能电池-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述生物太阳能电池是一种利用光合作用产生的能量来转化为电能的新型太阳能电池。
与传统的硅基太阳能电池相比，生物太阳能电池具有更高的效率和环保性，因此备受研究和关注。
本文将重点介绍生物太阳能电池的原理、发展历程和应用前景，以及总结其优势和展望未来发展。
通过深入了解生物太阳能电池，可以更好地认识太阳能利用方式的多样性，为未来能源领域的发展提供有益的参考。
1.2 文章结构文章结构部分：本文将首先介绍生物太阳能电池的原理，包括其工作原理和关键技术；接着将回顾生物太阳能电池的发展历程，探讨其在科研和工业应用中的重要里程碑和突破；最后分析生物太阳能电池在未来的应用前景，包括其在可再生能源、生物医学和环境保护领域的潜在发展方向。
通过这些内容的介绍，读者将能够全面了解生物太阳能电池的最新进展和未来发展趋势，从而更好地理解这一领域的重要性和前景。
1.3 目的：本文的目的是介绍生物太阳能电池的原理、发展历程和应用前景，以及总结其在可再生能源领域的优势。
同时，我们也会展望生物太阳能电池未来的发展趋势，探讨其在环保和能源领域的潜在作用。
通过本文的阐述，读者将更加全面地了解生物太阳能电池的重要性和潜在应用价值，促进人们对可再生能源的认识和应用。
编写文章1.3 目的部分的内容2.正文2.1 生物太阳能电池的原理生物太阳能电池的原理是利用生物体内的光合作用过程，将光能转化为化学能，最终产生电能的一种技术。
光合作用是一种生物体利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。
在生物太阳能电池中，通常利用叶绿素等生物分子来模拟植物的光合作用过程。
生物太阳能电池的工作原理可以分为以下几个步骤：首先，光线照射到含有叶绿素等光敏生物分子的电池材料上，激发了叶绿素中的电子，使其跃迁到叶绿素分子的高能级。
然后，经过一系列的电子传递过程，这些光激发的电子最终被移动到电极上，从而产生电流。
同时，光合作用还会释放出氧气作为副产物。
关于abc光伏电池技术的介绍标题：探索ABC光伏电池技术的革新与前景引言：abc光伏电池技术作为可再生能源的一种重要形式，正日益受到全球范围内的关注。
本文将深入介绍ABC光伏电池技术的原理和特点，探讨其在可再生能源领域的革新，并展望其未来的发展前景。
通过阐述ABC光伏电池技术相关领域的研究和应用案例，我们将为读者提供一个全面、深入、灵活的理解，帮助其更好地把握这一前沿技术。
一、ABC光伏电池技术的原理和特点（500字）1.1 光伏电池基本原理ABC光伏电池技术是建立在传统光伏技术基础上的创新。
首先，我们需要了解光伏电池的基本工作原理，即光伏效应和半导体材料的特性。
1.2 ABC光伏电池的优势和特点ABC光伏电池技术通过在传统光伏电池工艺中引入新的材料和结构，提供了许多优势和特点，如高效能转换、良好的稳定性、低成本等。
这些特点使得ABC光伏电池在可再生能源领域具有广泛的应用前景。
二、ABC光伏电池相关领域的研究与应用案例（1000字）2.1 ABC光伏电池在建筑领域的应用ABC光伏电池技术以其柔性、透明的特点，为建筑领域带来了新的可能性。
例如，光伏窗户、光伏幕墙等应用，可以实现可再生能源的利用并提供绿色能源。
2.2 ABC光伏电池在农业领域的应用ABC光伏电池技术在农业领域也有着广泛的应用前景。
通过将光伏电池技术与农业生产相结合，可以实现农田灌溉、温室供电等需求，提高农业生产效率和可持续发展水平。
2.3 ABC光伏电池在交通运输领域的应用ABC光伏电池技术在交通运输领域的应用正在逐渐发展。
太阳能汽车、光伏公交车等创新应用的出现，为交通领域的可持续发展提供了新的可能性。
三、ABC光伏电池技术的发展前景（700字）3.1 ABC光伏电池技术商业化的趋势随着对可再生能源需求的增加，ABC光伏电池技术正在逐渐商业化。
许多公司已经投入研发和生产，推动了该技术的进一步发展。
3.2 ABC光伏电池技术的挑战和解决方案ABC光伏电池技术虽然具有许多优势，但仍面临一些挑战，如材料稳定性、生产成本等。
太阳能电池类型half-cell 概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在当今世界上，能源短缺和环境污染问题日益突出，人们对可再生能源的需求越来越迫切。
太阳能作为最重要的可再生能源之一，在近年来得到了广泛关注和研究。
太阳能电池作为太阳能利用的核心技术之一，具有清洁、可持续、高效等优点，成为未来可再生能源领域的重要组成部分。
1.2 文章结构本文旨在全面介绍half-cell太阳能电池类型，并深入解释其原理及优势。
文章共分为引言、Half-cell太阳能电池类型概述、Half-cell太阳能电池类型解释、Half-cell太阳能电池应用与优势以及结论与展望五个部分。
引言部分将首先概述本文主题，并说明文章结构和目的。
1.3 目的本文的主要目的是提供一个全面清晰的half-cell太阳能电池类型概述和解释，使读者对不同种类的half-cell太阳能电池有一个深入了解。
同时，通过对这些类型进行应用领域介绍和经济效益分析，展示half-cell太阳能电池的可持续发展优势。
最后，通过总结半电池在可再生能源中的地位和作用，展望未来半电池技术发展趋势及挑战，为读者提供一个关于half-cell太阳能电池相关知识的综合性指南。
2. Half-cell太阳能电池类型概述：2.1 半电池定义与原理:半电池是指太阳能电池中的一个主要组件，它负责将太阳光转化为电能。
与传统的全电池结构相比，半电池通过将电池的前端和后端分离，可以提供更高的效率并降低成本。
半电池通常由非晶硅、多晶硅或钙钛矿材料制成，并采用不同的工艺和结构来实现光电转换。
2.2 单结半电池：单结半电池是最简单的半电池结构之一。
它由一个PN结组成，其中P区域富含正空穴，而N区域则富含自由电子。
当光子击中PN接面时，会产生正负载流子对，在外加正向偏置下形成光伏效应。
这种类型的半电池具有较高的可扩展性和稳定性，并且适用于各种应用场合。
2.3 多结半电池：多结半电池通过在一个太阳能电池里添加多个不同材料的层来增强能量转化效率。
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald112太阳能取之不尽,用之不竭，,清洁无污染[1]。
太阳能电池工作过程就是把入射太阳光的光能量转化为电能的过程。
太阳能以其分布广、利用形式多样、环保无污染等特点而成为新能源开发利用的重点。
近些年来人们研制和开发了许多不同类型的太阳能电池[2]。
目前研究和开发的种类包括单晶硅、多晶硅、有机材料、钙钛矿等太阳能电池。
其中有机半导体材料一方面因其成本低，质地轻，柔韧性好，另一方面又因其制备工艺简单，可低温操作，环境友好等优点,逐渐成为人们的关注焦点和研究内容。
1 有机太阳能电池的发展太阳能电池的主要是朝着降低制造成本，改善太阳能电池的性能和减少大规模生产对环境造成的影响发展的。
人们开始探索有机化合物应用到太阳能电池可追溯到20世纪70年代。
肖特基电池为最早期的有机太阳能电池[3]，有机太阳能电池从单层有机电池结构，双层异质结电池结构，体异质结电池结构一路发展过来，其中体异质结电池结构对有机太阳能电池效率的提升有着极大的促进作用，从十几年的发展来看有机太阳能电池有着非常光明的应用前景。
2 有机太阳能电池的特点和晶硅太阳能电池相比较，有机太阳能电池具有如下优点：(1)原料来源广泛且清洁无污染。
(2)电池制作多样化。
(3)能够多途径改变、提高材料光谱吸收能力。
(4)加工容易，可大面积成膜。
(5)廉价、工艺简单，使得有机太阳能电池具有很强的竞争力。
3 有机太阳能电池工作原理工作原理：(1)在光子入射到光敏材料时，吸光材料吸收光子电子从HOMO 轨道受激发跃迁到LU MO 轨道上，在 HOMO 轨道上形成一个空穴。
(2)形成的电子和空穴相互束缚形成电子-空穴对，也叫做激子。
(3)在內建电场作用下，二者定向移动，电子被阴极收集，空穴被阳极收集，形成光电流。
(4)外部电路若被接通，内部形成的电流被释放形成回路。
4 有机太阳能电池材料4.1 有机小分子太阳能电池材料有机小分子是制造太阳能电池材料的一种途径，作为光电材料常常采用蒸镀的方法，经多年以来的发展，也可以采用溶液加工方式。
1浅析太阳能光伏发电的前景及其可行性摘要：在社会经济快速发展的背景之下，太阳能光伏的出现不仅仅能够推动我国国民经济快速发展。
与此同时，也能够避免不必要的能源浪费。
然而就当下我国太阳能光伏发电的实际运行情况来看仍然存在一些问题，例如在生产的过程中往往会出现产能过剩或是技术落后等情况。
这些问题都需要工作人员进行解决，最终提高太阳能光伏发电的工作质量以及效率。
本文就太阳能光伏发电的前景以及可行性展开探讨。
关键词：太阳能；光伏发电；前景；可行性在当下社会发展的过程中，很多新能源技术正在不断地涌现，同时也作为能源结构的优化途径，为推动社会化进程做出了一定的贡献，而太阳能光伏发电技术作为新能源技术中的重要组成部分，对于我国能源事业发展尤为重要。
当下，针对太阳能光伏发电过程中存在的一些问题进行控制以及管理，最终使得太阳能光伏发电的整个生产过程更加稳定，充分发挥发电系统的综合作用。
一、太阳能光伏发电前景（一）独立光伏发电系统独立光伏发电系统相对而言比较独立，与一些并网发电系统而比，独立发电系统主要适用于一些比较偏远的地区，而系统的主要特征即为独立性。
然而，在发电系统实际应用的过程中由于受到周围因素的影响，因此工作人员可以通过添加一些能量管理的设备或者是采用一些设备存储的方式解决这些问题，独立光伏发电系统主要包含交流电以及直流电这两种，其中交流电可以广泛应用于偏远地区的道路建设以及设施施工中，对于指定区域内的能源节约以及路灯改造等措施有着十分重要的作用。
（二）混合光伏发电系统太阳能相对于其他资源来说可以说取之不尽用之不竭，因此太阳能作为应用十分广泛的绿色能源具有一定的实用性，通过对太阳能进行调查和研究已经成为了推动新能源产业发展的重要组成部分。
然而，在太阳能光伏发电实际应用的过程中，工作人员也应当根据不同地区的气候以及区域特征展开综合评判，最终选择一些比较适合太阳能光伏发电的地区。
当某一地区能够满足发电的建设标准，同时也兼具了风能发电的相关标准，那么工作人员可以将这两种不同的绿色能源进行混合发电，通过这种方式既能够提高能源的利用效率，与此同时，也能够充分发挥可再生能源对于社会发展的综合效应。
《太阳能电池》 结业论文 有机太阳能电池原理及其前景展望
班 级 姓 名 学 号 指导教师 日 期 2015.10
电子信息学院 有机太阳能电池原理及其前景展望 *** （***） 摘要：俗话说，万物生长靠太阳，地球上的风能、水能、生物质能等等都来自于太阳；即使是化石燃料（如煤炭、石油、天然气等），从根本上说也是来自于太阳。如今，这些远古时期留下来的不可再生资源面临着枯竭的命运，如何寻找新的可替代能源成为当务之急，而太阳能以其清洁环保、资源丰富的特点成为其中一个选择，其中有机太阳能电池是实现将太阳能直接转变为电能的最有前景的器件之一。介绍了有机太阳能电池的基本原理，并对其应用前景做出了展望分析。 关键词：有机太阳能电池；原理；结构；转换效率；缺陷；优势 中图分类号：TM914.4 文献标识码：A The Principle of Organic Solar Cells and its prospect
*** (***) Abstract:As the saying goes, all living things depend on the sun for their growth, and on earth, wind, water, and biomass energy and so on from the sun;Even (fossil fuels such as coal, oil, natural gas, etc.), basically is from the sun.Today, the non-renewable resources of ancient times to stay face the fate of dried up, how to look for new alternative energy become priority, and the characteristics of solar energy with its clean environmental protection, resources become one of the options, including organic solar cells is the realization of the solar energy directly into electrical energy one of the most promising devices.This paper introduces the basic principle of organic solar cells, and to the analysis and outlook of its application prospect. Key words:organic solar cells;principle;structures;transfer efficiency;defect;superiority 0引言 现今能源问题是世界各国经济发展的首要问题，太阳能是未来最有希望的能源之一[1]， 是一种取之不尽、用之不竭的无污染洁净能源。将太阳能直接转换为电能和热能造福于人类一直是科学家的追求目标。因而自从1954 年第一块单晶硅太阳能电池问世以来[2] ， 人们就对利用半导体太阳能电池解决将来由于矿物燃料枯竭而引起的能源危机寄予了很大希望。现在各种形式的太阳电池相继问世， 目前研究和应用最广泛的太阳电池主要是单晶硅、多晶硅和非晶硅系列电池[3]。在目前商品化的太阳能电池市场中，尽管无机晶体硅太阳能电池占据主导地位，但有机太阳能电池因其独特的优势已成为太阳能电池研发的重要方向之一。 1 有机太阳能电池的定义及分类 有机太阳能电池是以有机半导体材料作为光电转换材料直接或间接将太阳能转变为电能的器件。有机半导体材料主要包括有机高分子材料、有机小分子材料，从广义的角度来说，凡是涉及有机半导体材料的太阳能电池都可称为有机太阳能电池[4]。各类有机太阳能电池的激子分离和电荷传输的机理具有很大的不同，因而有机材料在该类电池中的作用也有很大差别。按照结构和光伏机理，有机太阳能电池可分为肖特基有机电池、体异质结有机电池和染料敏化电池；按照使用材料的物理状态，有机太阳能电池也可分为染料敏化电池和全固态有机太阳能电池，全固态有机太阳能电池又可以分为有机小分子太阳能电池和有机聚合物太阳能电池[5]。 对于制造材料，按照分子量的大小分类，分为有机小分子材料和有机聚合物材料。常用的有机材料有小分子材料、聚合物材料、电极材料等。小分子材料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较好的光电转换特性，具有化合物结构可设计性、材质较轻、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。但由于有机小分子材料一般溶解性较差，因而在有机太阳能电池中一般采用蒸镀的方法来制备小分子薄膜层。有机太阳能电池器件中常用的小分子材料主要有酞著、叶琳、并五苯和富勒烯等[6]。对于聚合物材料，太阳能电池上应用的聚合物首先必须是导电高分子，并且聚合物的微观结构和宏观结构都对聚合物材料的光电特性有较大影响。导电性聚合物的分子结构特征是含有大的π电子共扼体系，而聚合物材料的分子量影响着共扼体系的程度。材料的凝聚状态(非晶和结晶)、结晶度、晶面取向和结晶形态都会对器件光电流的大小有影响。主要的聚合物材料有聚对苯乙烯(PPv)、聚苯胺(队Nl)和聚唆吩(PTh)以及它们的衍生物等。对于电极材料，为了提高太阳能电池器件中电子和空穴的输出效率，要求选用功函数尽可能低的材料作为阴极和功函数尽可能高的材料作为阳极。电极材料的选取对于确定电极与有机材料之间是否形成欧姆接触或整流接触有较大影响。 2 基本原理 有机太阳能电池中的基本物理过程如右图：（1）光的吸收和激子的产生：光被有机材料吸收后激发有机分子从而产生激子；（2）激子的扩散和解离：通常激子可以被电场、杂质和适当的界面所解离；（3）载流子的收集：由于有机太阳能电池器件的厚度很薄，两个电极的功函数差值建立起来的电场较强，可以较为有效地分离自由载流子；（4）形成回路[7]。 下面按照结构划分来看有机太阳能电池的三种不同结构区别。 对于肖特基型有机太阳能电池（右图），其基本的物理过程为：有机半导体内的电子在太阳光照射下被从HOMO能级激发到LUMO能级，产生电子一空穴对[8]。电子被低功函数的电极提取，空穴则被来自高功函数电极的电子填充，从而形成光电流。光激发形成的激子，只有在肖特基结的扩散层内，依靠节区的电场作用才能得到分离。而其它位置上形成的激子，必须先移动到扩散层内才可能形成对光电流的贡献。但是有机分子材料内激子的迁移距离相当有限的，通常小于10nm。所以大多数激子在分离成电子和空穴之前就复合掉了，导致了其光电转换效率较低。
对于体异质结型有机太阳能电池（下图），它是利用共扼聚合物C60体系的光诱导电子转移理论,将共扼聚合物MEH一PPv和富勒烯(C00)的衍生物PCBM按一定的比例掺杂制成体异质结结构[9]，由于两种材料互相掺杂，掺杂尺寸在几个至几十纳米之间，这样，在掺杂层内任何一处形成的激子都可以在其扩散长度之内到达界面处分离形成电荷，因而可以获得极高的激子分离效率[10]。 染料敏化太阳能电池主要是模仿光合作用原理，以TiO2，ZnO，SnO2 等宽禁带的氧化物型纳米级半导体为电极，使用染料敏化、无机窄禁带半导体敏化、过渡金属离子掺杂敏化、有机染料/ 无机半导体复合敏化以及TiO2 表面沉积贵金属等方法制成的太阳能电池[11]。目前染料敏化太阳能电池的效率已经＞11%[12]，这种电池的突出优点是原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的[13]，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。但是由于其有源层呈液态，易泄漏、易结晶，故人们的研究方向逐步转向全固态有机太阳能电池，即以酞菁、卟琳、芘、叶绿素等为基体材料的有机小分子太阳能电池和以有机聚合物为基体材料的有机聚合物太阳能电池。 3 现阶段发展水平及研究近况 20 世纪70 年代初期有机半导体太阳电池仅具有象征性的学术意义, 其光电转换效率相当低只有< 4-10 。然而自1977 年导电聚乙炔( PA) 被发现以来, 有机高分子太阳电池受到了科学家的极大关注。以聚乙炔薄膜为电池材料的研究十分活跃[ 14]。此后经过不断发展，1986年，华人邓青云博士，改进了器件核心结构，由四羧基苝的一种衍生物（PV）和铜酞菁（CuPc）组成的双层膜。他制备的太阳能电池，光电转化效率达到1％左右。2005年，A.J.Heeger等人采用在制备电极后再对器件进行热退火处理的方法有效地提高了电池的能量转换效率，使其光电转换效率达到了5%。之后，太阳能电池的光电转换效率提高到5.4%左右。2010年7月，由德国的Heliatek公司，巴斯夫公司和德累斯顿大学应用研究所光物理联合研发的叠层有机太阳能电池转换效率打破了此前5.4%的世界记录，将记录提高为5.9%。 在近年的研究中, 染料敏化太阳能电池( DSSCs) 由于光吸收和电荷分离过程是分开的, 其效率与非晶硅电池相当, 也成为有机太阳能电池研究的热点。染料敏化太阳能电池( DSSCs) 实现实际应用面临的首要问题是扩大电池面积, 2001 年荷兰能量研究基金会报道
了面积为2. 362cm的电池, 效率达到了8. 2%。我国中科院物理所的王孔嘉等在2004~ 2005 年连续报道了有效面积达60% 以上的10. 22cm、1 87. 22cm 、3002cm和1497. 62cm的电池, 效率也分别达到7. 4%、5. 9%、5. 0%和5. 7%[15] 。目前他们已经完成了60W 的小型电站, 并且正在筹建500W 的电站, 为国内的DSSCs 应用奠定了良好的基础。 我国目前对有机太阳能电池的研究也已经取得了不少成果[10,16] , 中科院等离子体物理所、中科院化学所、中科院理化所、北京大学、吉林大学、东南大学、清华大学、华侨大学等单位均开展了相关研究。其中, 北京大学黄春晖等在有机染料的优化方面取得了较好的结果; 中科院化学研究所的肖绪瑞等在半固态电解质等方面取得了一定的进展; 中科院物理所孟庆波等在固态电解质和阵列电极等方面有所创新; 中科院等离子所戴松元等对染料敏化太阳能电池组件及封装技术进行了较系统的研究。 4 优劣势及前景展望 虽然有机太阳能电池的供电效率不如传统电池的效率高，但是他的造价低廉而且还有多样性的用途，所以它的前景一片光明！具有以下优点：（1）有机材料合成成本低、功能易于调制、柔韧性及成膜性都较好；（2）有机太阳能电池加工过程相对简单，可低温操作,器件制作成本也较低。除此之外，有机太阳能电池的潜在优势还包括：可实现大面积制造、可使用柔性衬底、环境友好、轻便易携等。因而有望在手表、便携式计算器、半透光式充电器、玩具、柔性可卷曲系统等体系中发挥供电作用。（3）有机太阳能电池产品是半透明的，便于装饰和应用，色彩可选。在有机太阳能电池的众多优点中，最具竞争力的优势就是生产成本低廉。随着新材料的不断开发和相关技术的发展，有机太阳能电池正愈来愈显示出诱人的市场前景。 目前有机太阳电池的转换效率较低且寿命短，尚未进入使用阶段，存在着载流子迁移率低、结构无序、高的体电阻以及电池的耐久性差等问题，造成有机太阳能电池性能低下的原因主要有： （1） 由于有机材料分子间相互作用力很弱，大都为无定型，即使有结晶度，也是无定型与结晶形态的混合，光照射后生成的光生载流子主要在分子内的共轭价键上运动，电荷的
