吃透太陽能電池!有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)原理全解析!

上篇文章中，小編對(duì)太陽能電池產(chǎn)業(yè)、太陽能電池特性有所闡述。為增進(jìn)大家對(duì)太陽能電池的認(rèn)識(shí)，本文將基于兩點(diǎn)介紹有機(jī)太陽能電池：1、有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)原理，2、有機(jī)太陽能電池應(yīng)用前景。如果你對(duì)太陽能電池具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)原理

太陽能電池，是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，它只要被滿足一定照度條件的光照度，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱為太陽能光伏(Photovoltaic，縮寫為PV)，簡稱光伏。而有機(jī)太陽能電池，便是太陽能電池中的一種。有機(jī)太陽能電池，顧名思義，就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。主要是以具有光敏性質(zhì)的有機(jī)物作為半導(dǎo)體的材料，以光伏效應(yīng)而產(chǎn)生電壓形成電流, 實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電的效果。有機(jī)太陽能電池作為新型太陽能電池器件，具備柔性、質(zhì)量輕、顏色可調(diào)、可溶液加工、大面積印刷制備等特點(diǎn)，是目前太陽能電池研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。但是效率低是限制其大規(guī)模應(yīng)用的主要原因。下面，我們正式看一下有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)原理。

1 有機(jī)太陽能電池的原理

有機(jī)太陽能電池以具有光敏性質(zhì)的有機(jī)物作為半導(dǎo)體的材料，以光伏效應(yīng)而產(chǎn)生電壓形成電流。主要的光敏性質(zhì)的有機(jī)材料均具有共軛結(jié)構(gòu)并且有導(dǎo)電性，如酞菁化合物、卟啉、菁(cyanine)等。

2 有機(jī)太陽能電池的幾種結(jié)構(gòu)

有機(jī)太陽能電池按照半導(dǎo)體的材料可以分為單質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、P-N 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、染料敏化納米晶結(jié)構(gòu)。

3 單質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)

單質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是以Schotty 勢壘為基礎(chǔ)原理而制作的有機(jī)太陽能電池。其結(jié)構(gòu)為玻璃/金屬電極/染料/金屬電極，利用了兩個(gè)電極的功函不同，可以產(chǎn)生一個(gè)電場，電子從低功函的金屬電極傳遞到高功函電極從而產(chǎn)生光電流。由于電子—空穴均在同一種材料中傳遞，所以其光電轉(zhuǎn)化率比較低。

4 P—N 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是指這種結(jié)構(gòu)具有給體-受體(N 型半導(dǎo)體與P 型半導(dǎo)體)的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖5。其中半導(dǎo)體的材料多為染料，如酞菁類化合物、苝四甲醛亞胺類化合物，利用半導(dǎo)體層間的D/A界面(Donor——給體，Acceptor——受體)以及電子—空穴分別在不同的材料中傳遞的特性，使分離效率提高。Elias Stathatos 等人結(jié)合無機(jī)以及有機(jī)化合物的優(yōu)點(diǎn)制得的太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率在5%~6%。

5 NPC( nanocrystaline photovoltaic cell)染料敏化納米晶

染料敏化太陽能電池(DSSC)主要是指以染料敏化的多空納米結(jié)構(gòu)TiO2 薄膜為光陽極的一類太陽能電池。它是仿生植物葉綠素光合作用原理的太陽能電池。而NPC 太陽能電池可選用適當(dāng)?shù)难趸€原電解質(zhì)從而使光電效率提高，一般可穩(wěn)定于10%，并且納米晶TiO2 制備簡便，成本低廉，壽命可觀，具有不錯(cuò)的市場前景。

二、有機(jī)太陽能電池應(yīng)用前景

已知太陽光照射到地球上的平均能量密度為1376W/平方米，假設(shè)能量轉(zhuǎn)化率已達(dá)到為30%。城市每個(gè)三口之家每天的平均用電量為3kw·h，平均太陽光照時(shí)間4h，則只需不足2 平方米太陽能電池板即可為之提供充足的電力。另一方面，家庭電路最大熔斷電流一般在20A 左右，最大瞬時(shí)功率4400W。達(dá)到此瞬時(shí)功率只需10 平方米左右的太陽能電池板即可。

工廠、學(xué)校的等大型耗電場所則依靠水利、風(fēng)力發(fā)電、核能發(fā)電等途徑獲得電力。這種多層次的供電體系既可以保證社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也充分利用了清潔能源。

由上述計(jì)算我們也以大致看出，太陽能電池只能作為輔助能源，而不能作為主要能源使用。因?yàn)樘柲茈m然總量很大，但受場地及成本等因素限制不可能達(dá)到很高的功率，難以滿足高耗電場所的電力需求，而且太陽能受天氣情況等因素影響較大，并不十分穩(wěn)定，所以利用它做主要能源是不現(xiàn)實(shí)的。

以上便是此次小編帶來的“太陽能電池”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對(duì)有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)原理和有機(jī)太陽能電池應(yīng)用前景具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!