有机太阳能电池，有机太阳能电池和聚合物太阳能电池的区别
来源：整理 编辑：五合装修 2024-03-02 21:33:07
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1，有机太阳能电池和聚合物太阳能电池的区别
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.薄膜太阳能电池是太阳能发电板，是太阳能发电板的一种聚合物太阳能电池是指可充电锂电池，是电池。这种说法不正确。这是两种不同的东西
2，有机太阳能电池的应用前景
已知太阳光照射到地球上的平均能量密度为1376W/平方米，假设能量转化率已达到为30%。城市每个三口之家每天的平均用电量为3kw·h，平均太阳光照时间4h，则只需不足2 平方米太阳能电池板即可为之提供充足的电力。另一方面，家庭电路最大熔断电流一般在20A 左右，最大瞬时功率4400W。达到此瞬时功率只需10 平方米左右的太阳能电池板即可。工厂、学校的等大型耗电场所则依靠水利、风力发电、核能发电等途径获得电力。这种多层次的供电体系既可以保证社会正常运转，也充分利用了清洁能源。由上述计算我们也以大致看出，太阳能电池只能作为辅助能源，而不能作为主要能源使用。因为太阳能虽然总量很大，但受场地及成本等因素限制不可能达到很高的功率，难以满足高耗电场所的电力需求，而且太阳能受天气情况等因素影响较大，并不十分稳定，所以利用它做主要能源是不现实的。
3，有机太阳能电池的最高光电转换效率是多少
晶硅电池 单晶硅 商用效率室效率23% 缺点：原料成本高 多晶硅 商用效率13%--15% 实验室效率20.3%，缺点同上薄膜电池 非晶硅 商用效率5%--8% 实验室效率13%，优点弱光效率好，成本低但转换率低 碲化镉 商用效率5%--8% 实验室效率15.8%，优点弱光效率好，成本低但污染环境有毒 铜铟硒 商用效率5%--8% 实验室效率15.3%，优点弱光效率好，成本低但硒属于稀有金属这与太阳的光强度有关吧我做的太阳能板没法计算。但也未量产。你好！有机太阳能电池按照半导体的材料可以分为单质结结构、P-N 异质结结构、染料敏化纳米晶结构。单质结结构5%以下，P-N 异质结结构5%~7%，染料敏化纳米晶结构10%左右。打字不易，采纳哦！
4，有机太阳能电池的具体分类以及聚合物薄膜太阳能电池和聚合物太阳
薄膜太阳能电池的储电量大但是易消耗
聚合物太阳能电池的带电时间长但是有辐射有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。大家对有机太阳能电池不熟悉，这是情理中的事。如今量产的太阳能电池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它无机材料制成的。
有机太阳能电池这个概念貌似很新，但其实它的历史也不短——跟硅基太阳能电池的历史差不多。第一个硅基太阳能电池是贝尔实验室在1954年制造出来的，它的太阳光电转化效率约为6％；而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。在那个器件上，他们观测到了200 mV的开路电压，光电转化效率低得让人都不好意思提。起步之初就高下立判哪。
太阳能电池的分类
太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表示为a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。
按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形，而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化锌 (Zn 3 p 2 )等。
太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。
5，有机太阳能电池
玻璃基底用光刻刻出来就可以通了那是用导电胶胶的或者直接封装用溅射仪或者蒸发台都可以只要有合适的Mask电站的构成及技术性能（1）该电站是非并网小型独立光伏电站，采取固定用干荷电铅蓄电池贮能。（2）电站建于海拔高度达4700m的世界屋脊，是当时世界上最高的光伏电站之一，是当时我国已投入使用的功率最大的光伏电站之一。其技术性能与国外同等规模的独立光伏电站相比，达到国际上20世纪90年代初期的水平。（3）电站的发电系统由太阳能电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流一交流逆变器、交流配电柜和备用电源系统（包括柴油发电机组和整流充电柜）等组成。系统的工作原理是：15个太阳能电池方阵经过tdck-40kw直流控制柜向两组蓄电池组充电。每组蓄电池组的标称电压为250v，充电电流约为40a。蓄电池组的上限电压定为290v，充到此值后，由直流控制柜执行自动停充，将太阳能电池方阵切离充电回路。当蓄电池组电压回降到270v时，再将太阳能电池方阵接入充电回路恢复充电。两组蓄电池组均通过tdck-40kw直流控制柜向直流～交流逆变器供电。经由逆变器将直流电变换成三相交流电，再通过jp-75kva交流配电柜以三相四线制向输电线路供电。当蓄电池组的电压下降至230v时，为不造成蓄电池组的过放电，直流控制柜将自动切断输出，直流一交流逆变器停止工作。该电站是有备用电源的光伏电站，以太阳能电池发电为主，配备1台75kw柴油发电机组作为备用电源，以便在必要时通过zck-50kva整流充电柜为蓄电池组充电，也可以在光伏发电系统出现故障时直接通过交流配电柜向输电线路供电。逆变器各柴油发电机组不能同时向输电线路送电，由交流配电柜的互锁功能来保证供电的唯一性。（4）太阳能电池方阵选用秦皇岛华美光电设备总公司生产的33d（331）型单晶硅太阳能电池标准组件（φ100mm，36片串），其主要技术特性为：最大工作电压vm：17.0v；最大工作电流im：2.2a；组件峰值功率pm：37.0w；光电转换效率y：12%。（5）蓄电池组选用481厂生产的固定用干荷电铅酸蓄电池组。系统的电压定为250v。蓄电池组的存贮容量按连续3天无日照考虑。由容量设计得到的蓄电池额定容量为1600ah。为提高电站设计的冗余度，选用ggma-800蓄电池250只，分2组并联使用，每组125只串联。这样，即便于扩容，又可以在负荷增加不多时增加1组800ah蓄电池组即可。为了减少蓄电池的酸雾溢出和维护量，在每只蓄电池上均加装1只消氢帽。（6）直流～交流逆变器先用德国sunpower公司的25kva逆变器1台。其主要技术性能指标如下：额定功率25kva，输入dc250v，输出ac220v/380v、三组、波形正弦波，谐波失真<2%，工作频率50hz，逆变效率90%～94%（负载率0.1～1），静态耗电率1%，有短路、过流、过压、欠压、过热保护。为便于今后扩容，逆变器具有并机运行功能。该设备具有如下备件：驱动板1块，比较器板1块，脉冲发生器板1块，单相功率模块及缓冲器1套，速熔保险2只，吸收二极管6只。（7）直流控制柜选用tdck-40kw直流控制柜1台。采用微机控制系统实现设备的控制功能。该设备的主要技术指标如下：额定量40kw，控制路数15路，电压控制精度±2%，单路最大电流20a。该设备具有如下功能：蓄电池过充、过放控制，防反充功能，输入、输出电量的测量显示，系统电压及过压、过流点预置，自带时钟电路可定时关机，手动控制功能，常规模拟表头测量、显示、保护告警。（8）交流配电柜选用jp-75 kva交流配电柜1台。考虑到今后的扩容，尽管逆变器可并机运行，但为了可靠和便于操作使用，配电柜仍作成双路输出，既可使两台逆变器并机输出，又可分路输出。其主要技术特性如下：容量：75 kva；输入：双路逆变器三相四线输入，单路柴油发电机组三相四线输入；输出：双路220v/380v三相四线，或并机一路三相四线；测量功能：双路各相电压、电流、电度测量，柴油发电机组供电电度测量；保护功能：输入、输出缺相保护，逆变器、柴油发电机组输出互锁。（9）柴油发电机组（备用）选用75kw水冷式柴油发电机组1台。（10）整流充电柜选用zck-50kva整流充电柜1台，该设备采用反电势充电法实现其整流充电功能。其主要特性为：额定容量50kva，输入三相交流，输出脉动直流，最大充电电流100a，充电电压250～350v、可调，具有缺相保护、输出短路保护、蓄电池充满转浮充限流等保护功能。3.3 电站的技术经济指标（1）电站的建设投资电站建设投资的决算列于表5。表5 电站投资决算项目及内容 金额（万元）设备费 进口20kva逆变器1台 36.00 单晶硅太阳能电池组件20kw（含支架） 83.00 ggma-800蓄电池250只 33.00 配制电解液用硫酸4.5t、蒸馏水9t 3.20 40kw直流控制柜1台 6.30 75kva交流配电柜1台 3.50 50kva整流充电柜1台 5.00 节能灯具800盏，备用灯管800只 4.10 配套电线、电缆、工具、仪表、限电器 5.00 设备出厂例行试验 2.00 铁路、公路运输 19.50 系统成套 2.20 小 计 202.80土建工程费 52.00设备安装费 7.00管理费 选址 0.80 验收 3.50 设计 7.00 管理及其它 17.00 小计 28.30合 计 290.10
6，有机太阳能电池的介绍
有机这个概念貌似很新，但其实它的历史也不短——跟硅基太阳能电池的历史差不多。第一个硅基太阳能电池是贝尔实验室在1954年制造出来的，它的太阳光电转化效率接近6%；而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。在那个器件上，他们观测到了200 mV的开路电压，光电转化效率低得让人都不好意思提。起步之初就高下立判哪。此后二十多年间，有机太阳能电池领域内创新不多，所有报道的器件之结构都类似于1958年版，只不过是在两个功函数不同的电极之间换用各种有机半导体材料。此类器件的原理如图1所示：有机半导体内的电子在光照下被从HOMO能级激发到LUMO能级，产生一对电子和空穴。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，由此在光照下形成光电流。理论上，有机半导体膜与两个不同功函数的电极接触时，会形成不同的肖特基势垒。这是光致电荷能定向传递的基础。因而此种结构的电池通常被称为“肖特基型有机太阳能电池”。1986年，行业内出现了一个里程碑式的突破。实现这个突破的是位华人，柯达公司的邓青云博士。这个时代的有机太阳能电池所采用的有机材料，主要还是具有高可见光吸收效率的有机染料。这些染料通常也被用作感光材料，这自然是柯达的强项。邓青云的器件之核心结构是由四羧基苝的一种衍生物（邓老管它叫PV）和铜酞菁（CuPc）组成的双层膜。双层膜的本质是一个异质结，邓老的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。他制备的太阳能电池，光电转化效率达到1%左右。虽然还是跟硅电池差得很远，但相对于以往的肖特基型电池却是一个很大的提高。这是一个成功的思路，为有机太阳能电池研究开拓了一个新的方向，时至今日这种双层膜异质结的结构仍然是有机太阳能电池研究的重点之一。双层膜异质结型有机太阳能电池的结构如图2所示。作为给体的有机半导体材料吸收光子之后产生空穴－电子对，电子注入到作为受体的有机半导体材料后，空穴和电子得到分离。在这种体系中，电子给体为p型，电子受体则为n型，从而空穴和电子分别传输到两个电极上，形成光电流。与前述“肖特基型”电池相比，此种结构的特点在于引入了电荷分离的机制。与硅半导体相比，有机分子之间的相互作用要弱得多，不同分子之间的LUMO和HOMO并不能通过组合在整个体相中形成连续的导带和价带。载流子在有机半导体中的传输，需要经由电荷在不同分子之间的“跳跃”机理来实现，宏观的表现就是其载流子迁移率要比无机半导体低得多。同时，有机小分子吸收光子而被激发时，不能像硅半导体那样在导带中产生自由电子并在价带中留下空穴。光激发的有机小分子，产生的是通过静电作用结合在一起的空穴－电子对，也就是通常所说的“激子（Exciton）”。激子的存在时间有限，通常在毫秒量级以下，未经彻底分离的电子和空穴会复合（Recombination），释放出其吸收的能量。显然，未能分离出自由电子和空穴的激子，对光电流是没有贡献的。以故有机半导体中激子分离的效率对电池的光电转化效率有关键的影响。对于肖特基型电池来说，激子的分离效率却很成问题。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。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。但是有机染料内激子的迁移距离相当有限，通常小于10纳米。所以大多数激子在分离成电子和空穴之前就复合掉了。在有机电池中引入异质结的结果，则是明显的提高了激子分离的效率。电子从受激分子的LUMO能级注入到电子受体的LUMO能级，此过程本质上就是激子的分离。两层有机膜之间的界面不是平整的。在制备过程（热蒸发－沉积，或者溶液旋涂法）两层膜总会形成一种互穿的结构，从而界面有较大的面积。在给体材料的体相中产生的激子，通过扩散可以较容易地到达两种材料的界面，将电子注入受体材料的LUMO能级以实现电荷分离。同时，许多研究表明，受体材料亦可以吸收相应频率的光子形成激子，再将其HOMO能级上的空穴反向注入到给体材料的HOMO能级中。因此，激子可以同时在双层膜的界面两侧形成，再通过扩散在界面上得到分离。总之，相对于肖特基型电池，采用给体－受体双层膜结构可以显著地提高激子的分离效率。到了1992年，土耳其人Sariciftci（读作萨利奇夫奇）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（其结构如图3）中，而反向的过程却要慢得多。也就是说，在有机半导体材料与C60的界面上，激子可以以很高的速率实现电荷分离，而且分离之后的电荷不容易在界面上复合。这是由于C60的表面是一个很大的共轭结构，电子在由60个碳原子轨道组成的分子轨道上离域，可以对外来的电子起到稳定作用。因此C60是一种良好的电子受体材料。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。PPV通常叫作“聚对苯乙烯撑”，是一种导电聚合物（关于导电聚合物将另文详述），也是一种典型的P型有机半导体材料。此后，以C60为电子受体的双层膜异质结型太阳能电池层出不穷。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）。“混合异质结（体异质结）”的英文写作“Bulk Heterojunction”，这里是我自己的译法，感觉意思上还算准确。“混合异质结（体异质结）”概念主要针对光电转化过程中激子分离和载流子传输这两方面的限制。双层膜太阳能电池中，虽然两层膜的界面有较大的面积，但激子仍只能在界面区域分离，离界面较远处产生的激子往往还没移动到界面上就复合了。而且有机材料的载流子迁移率通常很低，在界面上分离出来的载流子在向电极运动的过程中大量损失。这两点限制了双层膜电池的光电转化效率。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。同时，在界面上形成的正负载流子亦可通过较短的途径到达电极，从而弥补载流子迁移率的不足。符合要求的电极应当是选择性的电极。也就是说，当给体与负极接触时，给体不能把空穴传输给负极。在混合异质结中，像这样的接触事实上是避免不了的。此种结构最理想状态自然是所有的给体相都能与正极接触，同时所有的受体相都能与负极接触。在非理想状态下，未能与正极接触的给体相上出现的正电荷是不能传输到电池的正极上的，因而这种结构亦非尽善尽美。不过相对于双层膜电池，此种结构的效率提高亦相当明显，目前有机太阳能电池中的最高效率纪录仍由混合异质结型电池保持。
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