太陽能電池，是重要的電池類型之一。對于太陽能電池，大家也都挺熟悉的。為增進大家對太陽能電池的認識，本文將對塑料太陽能電池和柔性太陽能電池的類型予以介紹。如果你對太陽能電池具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、塑料太陽能電池

2015年2月，德國愛德合溫技術(shù)大學(xué)發(fā)現(xiàn)用’發(fā)酵粉‘提高了塑料電池的轉(zhuǎn)換效率2-3倍的原因，這種新的了解，可使現(xiàn)在注意力集中在塑料太陽能電池的發(fā)展上。約十年前發(fā)現(xiàn)，在塑料太陽能電池生產(chǎn)過程中要添加溶劑才能提高它的轉(zhuǎn)換效率，但不知其原因。愛的合溫技術(shù)大學(xué)的研究人員經(jīng)過研究生產(chǎn)過程的每個環(huán)節(jié)，搞清了，在生產(chǎn)過程的溶液蒸發(fā)前添加溶劑可使固化時的液滴變得細些，而使塑料太陽能電池的效率提高。其作用與添加'發(fā)酵粉‘相當(dāng)。

塑料太陽能電池，也指有機電池，是用高聚物代替硅將太陽光轉(zhuǎn)換為電能，這可降低太陽能電池的成本和重量，并令它們?nèi)彳?，但塑料太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率只有約10%，比商業(yè)硅太陽能電池的效率15%-20%之間的低。

約十年前，偶然發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)過程中，額外添加溶劑可使塑料太陽能電池的效率增加2-3倍?，F(xiàn)在，所有塑料太陽能電池的生產(chǎn)都用額外添加溶劑。但誰也不清楚它為何有這種好作用的原因。

已知，塑料太陽能電池的結(jié)構(gòu)形態(tài)和其效率有關(guān)，即混合的二種塑料成分的精確形態(tài)會影晌電子的移動。在生產(chǎn)過程中，將二種有機材料溶解，隨后，蒸發(fā)和固化。秘密在溶液蒸發(fā)前要添加溶劑。

愛得合溫技術(shù)大學(xué)的勒內(nèi)·楊森(Rene Janssen)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員利用光結(jié)合的技術(shù)去尋找對這問題的明確解析;當(dāng)他們不加額外溶劑時，他們發(fā)現(xiàn)塑料混合體在硬化過程，形成大的液滴。這對電子輸送是一種負面的效應(yīng)。結(jié)果導(dǎo)致塑料太陽能電池的效率低下。在溶液中加入添加溶劑愈多，當(dāng)達到某一特別量時，這些液滴會變得小些。

在硬化過程中有二種效應(yīng);一方面，溶液蒸發(fā)，高聚物形成折疊結(jié)構(gòu)，而加入添加溶劑時，使這種折疊過程提早開始，這表示，最終不形成泡;添加溶劑起了一種“發(fā)酵粉”的作用。它改善了混合聚合物的結(jié)構(gòu);原用的劑量是不夠的。愛得合溫大學(xué)的研究人員希望，他們的發(fā)現(xiàn)對今后塑料太陽電池的發(fā)展更加有效。

二、柔性太陽能電池類型介紹

1.非晶硅

非晶硅(amorphous silicon, a -Si)柔性電池的厚度是晶體硅電池的1/300，可以進一步地降低原材料 成本。非晶硅柔性電池的一個突破時 1997 年提出的三結(jié)疊層電池結(jié)構(gòu)，提高了轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性，穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)換效率達到8 .0%-8.5%。

以美國 United Solar Ovonic 公司的非晶硅柔性電池為例，非晶硅三結(jié)疊層電池結(jié)構(gòu)包含了三層不同帶隙的 p -n 結(jié)吸收層。頂電池用 1 .8eV 帶隙的非晶硅 a -Si，吸收藍光。中間電池用 1 .6eV 帶隙的硅鍺合金 a -SiGe，吸收綠光，Ge 的含量為 10%-15%。底電池用 1 .4eV 帶隙的硅鍺合金 a -SiGe, 為 40%-50%吸收紅光和紅外光，Ge 的含量較高。太陽光依次通過三層半導(dǎo)體吸收層后，還有一部分沒有 被吸收的光線，經(jīng)過 Al/ZnO 的背反射層反射后，回到三層半導(dǎo)體吸收層，再進行一次吸收過程，背反射 層起到陷光作用。這樣非晶硅柔性電池可以更有效地吸收入射光，提高了轉(zhuǎn)換效率和輸出功率，在低入射光和散射光的條件下，性能更好。

截止2016年國內(nèi)只有迅力光能在生產(chǎn)非晶硅柔性薄膜電池及組件，轉(zhuǎn)換效率為8-10%，整體厚度僅為1.5mm。在產(chǎn)品應(yīng)用上，除了卷對卷式的柔性薄膜組件外，還有折疊式充電包，擴展了柔性非晶硅的應(yīng)用。

2.銅銦鎵硒

20 世紀(jì)70 年代中期，人們開始研究銅銦鎵硒(copper indium gallium diselenide,Cu(In,Ga)Se2,CIGS)薄膜電池。CIGS 薄膜屬于黃銅礦結(jié)構(gòu)(chalcopyrite)晶體，其帶 隙可以調(diào)節(jié)。由于太陽能電池對帶隙的要求是1~1.7eV，通過改變 III 族陽離子 In、Ga、Al 和 VI 族陰 離子 Se、S 的含量，可以按照需要調(diào)節(jié)CIGS 的帶隙。和非晶硅相比，CIGS 晶體內(nèi)部缺陷少，性能 更穩(wěn)定，組件壽命達 25 年。在組件使用過程中，銅離子的移動可以修復(fù)缺陷，因此組件性能會不斷地提高，這和非晶硅的光致衰退效應(yīng)或S -W 效應(yīng)(Staebler-Wronskieflect)恰恰相反。

3.有機

在有機太陽電池(organic photovoltaic, OPV)中，有機半導(dǎo)體吸收介質(zhì)通常由施主材料和受主材料混合而成。施主材料善于給出電子、吸收空穴，混合后具有正電性，共軛聚合物(conjugated polymer)是典型的施主 材料。受主材料善于吸收電子、給出空穴，混合后具有負電性，富勒烯(fullerene，C 60)是典型的受主材料。

激子(excition)是被束縛的電子- 空穴對，是受激后的準(zhǔn)離子(quasiparticle)。受激后，電子和空穴分離，但是電子- 空穴對仍然通過靜電的庫倫力互相吸引，由于庫倫束縛而不能徹底分離，形成激子。激子有兩種，瓦

爾尼- 模特激子(Wannier-Mottexcition)和弗倫克爾激子(Frenkel exciton)。瓦爾尼-模特激子存在于在晶體硅半導(dǎo)體中，被激發(fā)到導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴形成束縛態(tài)，庫倫力較弱，在 0.01eV 左右。弗倫克爾激子存在 于有機介質(zhì)的施主材料中，之間的庫倫力較強，在0.3eV 左右。

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