相对于无机太阳能电池,有机太阳能电池具有如下优点:
(1)与无机太阳能电池使用的材料相比,有机半导体材料的原料来源广泛易得、廉价,环境稳定性高,有良好的光伏效应、材料质量轻、较高的吸收系数(通常>105cm-1)、有机化合物结构可设计且制备提纯加工简便、加工性能好,易进行物理改性等。
(2)有机太阳能电池制备工艺更加灵活简单,可采用真空蒸镀或涂敷的办法制备成膜,还可采用印刷或喷涂等方式,生产中的能耗较无机材料更低,生产过程对环境无污染,且可在柔性或非柔性衬底上加工,具有制造面积大、超薄、廉价、简易、良好柔韧性等特点。
(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。
有机太阳能电池更有优势,在人类利用太阳能的各项技术中,太阳能电池,即利用“光生伏打效应”将光能直接转换成电能的器件,是当前已获得广泛应用,同时也是最具发展前景的技术之一。长期以来,人们更多地以晶硅等无机材料为基础制备太阳能电池。但是这种电池生产存在工艺复杂、成本高、能耗大、污染重等弊端。能否找到一种成本低、效率高、柔性强、环境友好的新型有机材料研制出新型太阳能电池,眼下正成为世界各国科学家孜孜以求的目标。“以地球上最丰富的碳材料为基本原料,通过技术手段获得高效低成本的绿色能源,对于解决目前人类面临的重大能源问题具有极其重大的意义。”陈永胜介绍,从20世纪70年代起步的有机电子学及有机(高分子)功能材料的研究,为这一目标的实现提供了机遇。与以硅为代表的无机半导体材料相比,有机半导体具有成本低、材料多样性、功能可调、可柔性印刷制备等诸多优点。目前,基于有机发光二极管(OLED)的显示屏已经实现了商业化生产,并在手机和电视显示屏中获得广泛应用。而基于有机高分子材料作为光敏活性层的有机太阳能电池,具有材料结构多样性、可大面积低成本印刷制备、柔性、半透明甚至全透明等优点,具有无机太阳能电池技术所不具备的许多优良特性。除了作为正常的发电装置外,在其他领域如节能建筑一体化、可穿戴设备等方面亦具有巨大的应用潜力,引起了学术界和工业界的极大兴趣。“特别是近年来,有机太阳能电池的研究获得了突飞猛进的发展,光电转化效率不断刷新。目前科学界普遍认为有机太阳能电池已经到了商业化的‘黎明前夕’。”陈永胜说。
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