1、柔性太阳能电池,研1408李智斌2140321241,简介,柔性太阳能电池，是薄膜太阳能电池的一种。可以分为无机柔性太阳能电池和有机柔性太阳能电池。之所以为柔性，是因为这种光电池用薄的塑料膜或钢箔为衬底，在其上镀一层可以发生光伏效应的材料。如：铜铟镓硒、非晶硅、砷化镓、硫化铟等，然后制成太阳电池组件。厂家可以根据客户的要求制成各种大小、形状。它广泛应用于太阳能背包、太阳能帐篷、太阳能汽车、太阳能帆船甚至太阳能飞机上。柔性太阳能电池的另一个重要应用领域是BIPV(Building Integrated Photovoltaic,光伏建筑一体化）。它可以集成在窗户或屋顶、外墙上。即增加了建筑物的美
2、感，有可以获得清洁能源。,太阳能电池原理,在金属表面照射紫外光，可以发生光电效应。如爱因斯坦结论的那样，由于入射光的光子能量大于电子的 束缚能，所以产生自由电子。太阳能电池的功能是把太阳光转换为电压和电流，是一种光电转换。光伏效应比光电效应的效率高得多。因为在发生光伏效应的太阳能电池中，2 种极性相反的半导体组成了 p-n 结（p-n Junction），形成内建电场，驱动电子进入电路，在电路中形成电压和电流。,类型介绍,非晶硅（amorphous silicon, a -Si）柔性电池的厚度是晶体硅电池的1/300，可以进一步地降低原材料 成本。非晶硅柔性电池的一个突破时 1997 年提出的
3、三结叠层电池结构，提高了转换效率和稳定性，稳定后的转换效率达到8 .0%-8.5%。20 世纪70 年代中期，人们开始研究铜铟镓硒（copper indium gallium diselenide,Cu(In,Ga)Se2,CIGS）薄膜电池。CIGS 薄膜属于黄铜矿结构（chalcopyrite）晶体，其带隙可以调节。由于太阳能电池对带隙的要求是11.7eV，通过改变 III 族阳离子 In、Ga、Al 和 VI 族阴 离子 Se、S 的含量，可以按照需要调节CIGS 的带隙。和非晶硅相比，CIGS 晶体内部缺陷少，性能 更稳定，组件寿命达 25 年。在组件使用过程中，铜离子的移动可以修复缺
4、陷，因此组件性能会不断地 提高，这和非晶硅的光致衰退效应或S -W 效应（Staebler-Wronskieflect）恰恰相反。,在有机太阳电池（organic photovoltaic, OPV）中，有机半导体吸收介质通常由施主材料和受主材料混合而成。施主材料善于给出电子、吸收空穴，混合后具有正电性，共轭聚合物（conjugated polymer）是典型的施主 材料。受主材料善于吸收电子、给出空穴，混合后具有负电性，富勒烯（fullerene，C 60）是典型的受主材料。,早在 20 世纪 70 年代，人们就希望通过模拟光合作用，开发出新型太阳能电池。那时，人们在半导体晶体 材料二氧化钛
5、（titanium dioxide， TiO2 ）表面，包裹一层叶绿素（chlorophyll）染料。虽然提出了染料敏化太 阳能电池（dye-sensitized solar cell, DSC）的概念，但是由于电子在叶绿素中输运困难，转换效率只有0 .01%。直到 1991 年，瑞士化学家 Michael Gratzel 运用纳米技术，才推动了染料敏化电池的实质性发展。Gratzel 把大颗粒的 TiO2 晶体，替换成直径 20nm 的小颗粒海绵状 TiO2 ，外层包裹染料薄层，形成 10um 厚的光学透明薄膜。第一次制成的染料敏化电池，其转换效率就已经达到了7 .1%，电流密度达到 12m
6、A/cm。 而现 在，染料敏化电池转换效率的世界纪录是11%。,总结,在全世界各高校和研究机构中，相当一部分科学技术都可能永远不会离开实验室，来到寻常人的生活中个，原因有二：第一，成本太高；第二，实用性不强。为什么柔性太阳能电池却是一个例外呢？因为柔性电池能够走出实验室，进入大规模商业化、普及化阶段，完全克服了以上两点大多数实验室科学技术的不足。它不但成本低廉，还有如下独特的应用优势：1、柔软；2、尺寸随意；3、轻薄；4、安全；5、环保。从制备工艺上说，柔性太阳能电池运用了成熟的高速报纸印刷卷对卷技术，将半导体材料印刷到覆盖在卷筒表面的导电塑料或不锈钢箔片上，印刷技术节约了昂贵的原材料，并可在常压环境下生产，降低了生产成本。今年来，全球对可再生能源和可持续发展问题非常关注，在这样的大背景下，太阳能产业经过多次技术革新浪潮，产品更多元化，应用更广泛，而柔性太阳能电池作为太阳能产业的前沿代表，通过全球各研究机构和企业的不断努力，正以更多、更好、更廉价的方式进入更广阔的太阳能电池市场。,
