有机太阳能电池的研究现状和展望

第４０卷第７期　

２０１２年４月　广州化工　

Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏ１．４０　Ｎｏ．７　

Ａｐｒｉｌ．２０１２　

有机太阳能电池材料研究进展　

蔡东东，朱德钦　

（福建师范大学化学与材料学院，福建福州３５０００７）　

摘　要：对有机太阳能电池（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ，ＯＳＣｓ）的研究背景、基本结构与原理进行了简单介绍。主要针对具有代表性的　

ＯＳＣｓ材料做了系统综述，并对该领域的发展进行了展望。　

关键词：有机太阳能电池；本体异质结；能量转换效率　

中图分类号：０６３３．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—９６７７（２０１２）０７—００６９—０３　

Ｓｔｕｄｙ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　

ＣＡＩ　Ｄｏｎｇ—ｄＤ　，ＺＨＵ　Ｄｅ—ｑｉｎ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｆｕｊｉａｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆａｊｉａｎ　Ｆｕｚｈｏｕ　３５０００７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌｓ（ＯＳＣｓ）ｗｅｒｅ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａ　ｖａｒｉｅｔｙ　

ｏｆ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　ＯＳＣｓ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｆｉｅｌｄ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｒｇａｎｉｃ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌｓ；ｂｕｌｋ　ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ；ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　

进入２０世纪以来，随着经济的快速发展人们对能源需求日　

益增长，能源问题已经成为当今世界面临的一个重要问题。由　

1 / 11 有机太阳能电池

摘要 有机太阳能电池因具有成本低、质轻、柔韧性好、可大面积印刷制备的优点而受到广泛关注，对电池原理，结构，材料的研究对提高有机太阳能电池的性能有重大意义。本文主要综述了有机太阳能电池的工作原理，电池结构以及电极材料。并对有机太阳能电池的应用前景做了展望。

关键词 原理 ；结构；材料；应用前景

1.有机太阳能电池简介

有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。主要是以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，以光伏效应而产生电压形成电流, 实现太阳能发电的效果. 由于无机硅太阳能电池的材料生产成本高，污染大、能耗高，寻找新型太阳能电池材料和低成本制造技术便成为人们研究太阳能电池技术的目标 。有机太阳能材料和电池制备技术有望成为低成本制造的选择之一 。

世界上第一个有机光电转化器件是由Kearns和Calvin在1958年制备的，其主要材料为镁酞菁（MgPc）染料，染料层夹在两个功函数不同的电极之间。1986年，行业内出现了一个里程碑式的突破——有机半导体的发明。器件的核心结构是由四羧基苝的一种衍生物（PV）和铜酞菁（CuPc）组成的双层膜。双层膜的本质是一个异质结，其思路是用两种有机半导体材料来模仿无机异质结太阳能电池。1992年，土耳其人Sariciftci在美国发现，激发态的电子能极快地从有机半导体分子注入到C60分子中，而反向的过程却要慢得多。1993年，Sariciftci在此发现的基础上制成PPV/C60双层膜异质结太阳能电池。随后，研究人员在此类太阳能电池的基础上又提出了一个重要的概念：混合异质结（体异质结）。而所谓“混合异质结”，就是将给体材料和受体材料混合起来，通过共蒸或者旋涂的方法制成一种混合薄膜。给体和受体在混合膜里形成一个个单一组成的区域，在任何位置产生的激子，都可以通过很短的路径到达给体与受体的界面（即结面），从而电荷分离的效率得到了提高。

新能源技术的发展现状与未来展望

新能源技术是当代最重要的技术领域之一，它得到了广泛的关注和支持。在过去的几十年里，新能源技术取得了巨大的进步和发展，为全球的可持续发展做出了贡献。本文将介绍现代新能源技术的发展现状和未来展望。

一、太阳能

太阳能是一种非常重要的清洁能源，它可以通过太阳能电池板转换为电力。太阳能技术已经发展成为一种成熟的技术，并且已经广泛应用于许多领域，如屋顶太阳能电池板、太阳能热水、太阳能空气调节等。

未来，太阳能技术将会在以下几个方面得到进一步发展：

1. 提高太阳能电池板的效率。目前，太阳能电池板的转换效率仍然有限，只有20%左右。未来，科学家将尝试使用新的材料和制造技术，以提高太阳能电池板的效率。

2. 太阳能存储。太阳能是一种间歇性能源，它只能在白天产生能量。未来，研究人员将致力于开发更好的太阳能存储技术，以便在夜间或阴天也能使用太阳能电力。

二、风能 风能是一种常见的可再生能源，它通常用于发电。目前，风能发电已经成为一种成熟的技术，并且已经广泛应用于全球各地。未来，风能技术将会在以下几个方面得到进一步发展：

1. 提高风力发电机的效率。目前，风力发电机的效率仍然有限，只有50%左右。未来，科学家将尝试使用新的材料和制造技术，以提高风力发电机的效率。

2. 建设更大的风力发电场。目前，全球最大的风力发电场是英国的“利物浦湾风电场”，它可以为数百万个家庭提供电力。未来，科学家将致力于建设更大的风力发电场，以更加高效地利用风能。

三、生物能源

生物能源是指可生物质转化而来的燃料，如生物柴油、生物酒精等。目前，生物能源已经成为一种广泛应用的新能源类型，并且在未来有很大的发展潜力。

未来，生物能源技术将会在以下几个方面得到进一步发展：

1. 提高生物质的能量利用率。目前，许多生物质只能转换为低效的生物燃料。未来，科学家将尝试使用新的材料和制造技术，以提高生物质的能量利用率。

2. 探索新的生物质来源。目前，大多数生物质来源于耕作和林业剩余物，但这些资源的供应量有限。未来，研究人员将致力于探索新的生物质来源，如海藻等。 四、地热能

收稿日期作者简介郑宗慧(),男,机械与自动化工程学院5335班学生。文章编号:1671-7333(2008)02-0153-04新型太阳能电池板的研究郑宗慧,崔　琦,黄　玲,咸峥毅(上海应用技术学院机械与自动化工程学院,上海　200235)摘要:　传统的太阳能电池主要有硅系能电池和化合物薄膜电池。二氧化钛(锐钛矿型二氧化钛),作为一种新的光催化剂,以其特有的功能,备受青睐。通过实验研究该类太阳能电池在各种条件下的工作状态与发电效率,使其能最大程度的利用太阳能源,以缓解人类对于传统能源的过度开发,具有很大的社会价值和使用性。关键词:　太阳能电池;光催化剂;二氧化钛中图分类号:TM923 文献标识码:AAResearchonNewSolarCellBoardZHENGZong2hui,CUIQi,HUANGLing,XIANZheng2yi(SchoolofMechanicalandAutomationEngineering,ShanghaiInstituteofTechnology,Shanghai200235,China)Abstract:Thetraditionalsolarcellisthesiliconsolarcellandthecompoundthinfilmsolarcell.Asanewphotocatalyst,titaniumdioxide(anatasetitaniumdioxide)isnowlookeduponwithfavourforitsmagicalfunction.Experimentsprovethatthistypeofsolarcellworksasefficientlyasthegeneratorinallcondi2tions.Thisarticleattemptstomaximizetheuseofsolarenergyandalleviatetheoverdevelopmentoftradi2tionalenergy,whichwouldbeofgreatsocialvalueandpracticality.Keywords:solarcell;photocatalyst;titaniumdioxide 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量,太阳能资源从根本上讲就是太阳的辐射能。在人类对未知世界的不断求索的过程中,我们开始发现太阳辐射能不仅具有含量巨大的特点,其总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,太阳能到达地面的能量高达80万kW/s,假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达(5.6×1012)kWh,相当于目前世界上能耗的40倍;而且,它具有清洁、环保、价格低廉、可再生的优点,可谓是人类的生活宝库,是我们取之不尽的能量的源泉。太阳能电池的本质是将太阳的辐射能转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,来推动负载工作。而评价该电池板质量的好坏主要是在于它带负载能力的高低、储存能量的多少。在太阳能电池板的开发过程中最重要的问题是要开发出性价比高的电池。目前中国乃至世界在制作太阳能电板时一般都采用价格昂贵的硅材料,高昂的价格使得太阳能电板不能被广泛的运用。利用二氧化钛制作太阳能电池板的想法是新颖的。通过实验来证明二氧化钛这种价格低廉的材料也可以制作出具有一定第8卷　第2期2008年6月 上海应用技术学院学报JOURNALOFSHANGHAIINSTITUTEOFTECHNOLOGYVol.8No.2　Jun.2008