有机光伏电池OPV发展报告PPT精选文档
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有机太阳能电池_-_太阳能_(PPT)
ｐａｇｅ ２
目前效率比较高的两种电池所用的结构： ２００７《ｓｃｉｅｎｃｅ》发表的，是当时的世界记录６．５％ ２００９年４月２６日《ｎａｔｕｒｅ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ》上的高效单结电池 分类 有机太阳能按照结构和机理大致分为以 下几种类型。 有机肖特基 有机异质结 有机体异质结 染料敏化 染料敏化太阳能 示意图 体异质结太阳能电 池内部结构 性能的改善 器件结构 退火工艺 成膜工艺 新分子的采用和分子改造 载流子传输层 电极的 改进 结构的改进 肖特基 异质结 体异质结 改进体异质结 粒子阻挡层、复合层 退火工艺 退火的应用允许材料进行重新的组织形成一定 的晶态和良好的双联通结构，进 而改善迁移率， 改进器件性能。 温度 时间 影响：短路电流，填充因子（串联，并 联电阻）， 开路电压，响应波段。 成膜工艺 有机器件一般采用真空蒸镀的方式来沉积薄膜， 当然对于大分子最常用的是旋 涂，溅射由于粒子 能量较大不宜用来直接在有机物上镀膜。 成分比例 厚度 溶剂 影 响：短路电流，开路电压，填充因子 新分子的采用和分子改造 不同物质的特性不同因而对器件的影响是很 大的，目前来看最有希望的便是富 勒烯衍生物作 为受体的电池，当然人们还在需求新的途径。 改造富勒烯系列分子 液晶分子（自组织） 双区分子的合成（自组织，引入Ｃ 双 区分子的合成（自组织，引入Ｃ６０） 这种工作对性能的影响是源于物质本性的。 载流子传输层 载流子传输层有时候也是同时作为作用 层和电极修饰层的，他对载流子的收集 性 能很重要。 激子阻挡层（ＢＣＰ） 激子阻挡层（ＢＣＰ） ＬｉＦ ＰＥＤＯＴ： ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ 碳 纳米管 影响：短路电流，填充因子 电极的改进 清洗（ＨＣｌ等） 清洗（ＨＣｌ等） 紫外臭氧处理 ＰＥＤＯＴ： ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ ＩＴＯ的替代 （ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、碳纳米管） ＩＴＯ的替代（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、碳纳米管） ＬｉＦ 影响：短路电 流，填充因子 有机太阳能电池的优点和不足 有机太阳能电池作为一种新型的电池， 以其独有的特点，不断的吸引着更多的 人 投入到这个领域的研究和开发中来。其发 展速度之快也得益于其独有的优点和特 性。 化合物分子可设计性 材料轻便 制造加工成本低 样式多样化 便于制造大面积柔 性电池 当然目前来看有机太阳能器件仍有不少缺点 材料迁移率低，高体电阻，从而导 致能量 转换率低。 材料稳定，耐久性不够好，电池寿命短。 当然从目前世界上有机 太阳能研究的状 况来看虽然存在这些缺点，但是相对于制 造无机电池的高昂代价来 讲，无机太阳能 的研究仍旧有很强大的生命力。 有机太阳能的研究现状 当电力、煤炭、石油等不可再生能源频 频告急，能源问题日益成为制约国际社 会 经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始 开发太阳能资源，寻求经济发展的新动 力。 而太阳能电池便是一个很好的应用。 无机：这种无机原料太阳能电池造价昂贵， 因而与其他一些能源发电比起来缺乏竞争 力 。（纵然如此研究者也不在少数） 纵然如此研究者也不在少数） 有机：未来太阳能电池的主流发展方向强调 的是更轻便、更灵活，最重要的是，更便宜 的是更轻便、更灵活，最重要的是
目前效率比较高的两种电池所用的结构： ２００７《ｓｃｉｅｎｃｅ》发表的，是当时的世界记录６．５％ ２００９年４月２６日《ｎａｔｕｒｅ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ》上的高效单结电池 分类 有机太阳能按照结构和机理大致分为以 下几种类型。 有机肖特基 有机异质结 有机体异质结 染料敏化 染料敏化太阳能 示意图 体异质结太阳能电 池内部结构 性能的改善 器件结构 退火工艺 成膜工艺 新分子的采用和分子改造 载流子传输层 电极的 改进 结构的改进 肖特基 异质结 体异质结 改进体异质结 粒子阻挡层、复合层 退火工艺 退火的应用允许材料进行重新的组织形成一定 的晶态和良好的双联通结构，进 而改善迁移率， 改进器件性能。 温度 时间 影响：短路电流，填充因子（串联，并 联电阻）， 开路电压，响应波段。 成膜工艺 有机器件一般采用真空蒸镀的方式来沉积薄膜， 当然对于大分子最常用的是旋 涂，溅射由于粒子 能量较大不宜用来直接在有机物上镀膜。 成分比例 厚度 溶剂 影 响：短路电流，开路电压，填充因子 新分子的采用和分子改造 不同物质的特性不同因而对器件的影响是很 大的，目前来看最有希望的便是富 勒烯衍生物作 为受体的电池，当然人们还在需求新的途径。 改造富勒烯系列分子 液晶分子（自组织） 双区分子的合成（自组织，引入Ｃ 双 区分子的合成（自组织，引入Ｃ６０） 这种工作对性能的影响是源于物质本性的。 载流子传输层 载流子传输层有时候也是同时作为作用 层和电极修饰层的，他对载流子的收集 性 能很重要。 激子阻挡层（ＢＣＰ） 激子阻挡层（ＢＣＰ） ＬｉＦ ＰＥＤＯＴ： ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ 碳 纳米管 影响：短路电流，填充因子 电极的改进 清洗（ＨＣｌ等） 清洗（ＨＣｌ等） 紫外臭氧处理 ＰＥＤＯＴ： ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ ＩＴＯ的替代 （ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、碳纳米管） ＩＴＯ的替代（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、碳纳米管） ＬｉＦ 影响：短路电 流，填充因子 有机太阳能电池的优点和不足 有机太阳能电池作为一种新型的电池， 以其独有的特点，不断的吸引着更多的 人 投入到这个领域的研究和开发中来。其发 展速度之快也得益于其独有的优点和特 性。 化合物分子可设计性 材料轻便 制造加工成本低 样式多样化 便于制造大面积柔 性电池 当然目前来看有机太阳能器件仍有不少缺点 材料迁移率低，高体电阻，从而导 致能量 转换率低。 材料稳定，耐久性不够好，电池寿命短。 当然从目前世界上有机 太阳能研究的状 况来看虽然存在这些缺点，但是相对于制 造无机电池的高昂代价来 讲，无机太阳能 的研究仍旧有很强大的生命力。 有机太阳能的研究现状 当电力、煤炭、石油等不可再生能源频 频告急，能源问题日益成为制约国际社 会 经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始 开发太阳能资源，寻求经济发展的新动 力。 而太阳能电池便是一个很好的应用。 无机：这种无机原料太阳能电池造价昂贵， 因而与其他一些能源发电比起来缺乏竞争 力 。（纵然如此研究者也不在少数） 纵然如此研究者也不在少数） 有机：未来太阳能电池的主流发展方向强调 的是更轻便、更灵活，最重要的是，更便宜 的是更轻便、更灵活，最重要的是
有机太阳能电池PPT课件
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
2000年，5.R.Forrest研究小组通过在有机小分子制备的双层结构太阳能电池器件 的有机层和金属阴极之间插入BCP(Bathocuproine)薄膜层，使得器件的光电转换 效率提高到了2.4%，并且改善了器件的伏安特性曲线，提高了器件的稳定性。
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
1.有机太阳能电池的简介：
定义：有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分，基于有机 半导体的光生伏特效应，通过有机材料吸收光子从而实现光电转换 的太阳能电池。
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
➢聚合物材料：太阳能电池上应用的聚合物首先必须是导电高分子，并 且聚合物的微观结构和宏观结构都对聚合物材料的光电特性有较大影响。 导电性聚合物的分子结构特征是含有大的π电子共扼体系，而聚合物材 料的分子量影响着共扼体系的程度。材料的凝聚状态(非晶和结晶)、结 晶度、晶面取向和结晶形态都会对器件光电流的大小有影响。主要的聚 合物材料有聚对苯乙烯(PPv)、聚苯胺(队Nl)和聚唆吩(PTh)以及它们的 衍生物等。
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， 使得在有机材料中产生的激子，可以较 容易地在两种材料的界面处解离以实现 电荷分离，极大的提高了激子解离的效 率，从而获得电池器件效率的增大。
光伏发展现状与展望61页PPT
尚处于研究试验阶段
7
光伏发电现状及发展
光伏发电历史:
• 1839年，法国物理学家A.E.贝克勒尔(Becqurel)
用两片金属浸入溶液构成伏打电池，光照时会产生额外的伏打电势－“光生伏打 效应（photovoltaic effect）”
• 1873年英国科学家Wilough B. Smith
观察到了对光敏感的硒材料，并推断出在光照射下硒导电能力的增加正比于光 通量。
➢地域分布规律：西部地区高于东部地区,北部地区高于南部地
区，高原地区高于平原地区。
4
我国的太阳能资源
中国太阳能资源分布图
目前开发利用量还不到可开 发量的1/1000
除贵州高原部分地区外中国所有地域均为高太阳能资源区域
5
类型
地区
1 西藏西部 新疆东南部
青海西部 甘肃西部
2 西藏东南部 新疆南部
青海东部 宁夏南部
1
根据欧盟的预测： 到2030年
太阳能发电将占总能耗10%以上 可再生能源在总能源结构中占30% 到2050年 太阳能发电将占总能耗20% 可再生能源在总能源结构中占50%以上
2
2019年欧盟联合研究中心预测
3
我国的太阳能资源
➢总体而言：我国位于北半球中纬度地区，太阳资源总体较丰
富，年平均太阳辐射总量约为5.9kJ/m2·a，西藏河谷地区的太阳 辐射总量高达7.5-7.9kJ/m2·a，最低的地区也达3.3-4.2kJ/m2·a （四川盆地西部）；
光伏技术应用
1、太阳电池在太空的应用
哈勃望远镜
两个长11.8米，宽2.3米，能提供2.4千瓦功 率的太阳电池帆板，两个与地面通讯用的 抛物面天线。镜筒的前部是光学部分，后 部是一个环形舱，在这个舱里面，望远镜 主镜的焦平面上安放着一组科学仪器；太 阳电池帆板和天线从筒的中间部分伸出。
7
光伏发电现状及发展
光伏发电历史:
• 1839年，法国物理学家A.E.贝克勒尔(Becqurel)
用两片金属浸入溶液构成伏打电池，光照时会产生额外的伏打电势－“光生伏打 效应（photovoltaic effect）”
• 1873年英国科学家Wilough B. Smith
观察到了对光敏感的硒材料，并推断出在光照射下硒导电能力的增加正比于光 通量。
➢地域分布规律：西部地区高于东部地区,北部地区高于南部地
区，高原地区高于平原地区。
4
我国的太阳能资源
中国太阳能资源分布图
目前开发利用量还不到可开 发量的1/1000
除贵州高原部分地区外中国所有地域均为高太阳能资源区域
5
类型
地区
1 西藏西部 新疆东南部
青海西部 甘肃西部
2 西藏东南部 新疆南部
青海东部 宁夏南部
1
根据欧盟的预测： 到2030年
太阳能发电将占总能耗10%以上 可再生能源在总能源结构中占30% 到2050年 太阳能发电将占总能耗20% 可再生能源在总能源结构中占50%以上
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2019年欧盟联合研究中心预测
3
我国的太阳能资源
➢总体而言：我国位于北半球中纬度地区，太阳资源总体较丰
富，年平均太阳辐射总量约为5.9kJ/m2·a，西藏河谷地区的太阳 辐射总量高达7.5-7.9kJ/m2·a，最低的地区也达3.3-4.2kJ/m2·a （四川盆地西部）；
光伏技术应用
1、太阳电池在太空的应用
哈勃望远镜
两个长11.8米，宽2.3米，能提供2.4千瓦功 率的太阳电池帆板，两个与地面通讯用的 抛物面天线。镜筒的前部是光学部分，后 部是一个环形舱，在这个舱里面，望远镜 主镜的焦平面上安放着一组科学仪器；太 阳电池帆板和天线从筒的中间部分伸出。
光伏发展趋势分析报告PPT
多晶硅技术
多晶硅技术是光伏产业的基础技术之一，其发展方向是不断提高硅片的直径和厚度，降低能耗和成本。
储能技术
储能技术是解决光伏发电不稳定性的重要手段之一，其发展方向是提高能量密度、降低成本和实现智能化管理。
智能电网技术
智能电网技术是实现分布式能源和可再生能源发电大规模接入的关键技术之一，其发展方向是提高电网的可靠性和稳定性，实现能源的优化配置和利用。
02
光伏产业发展现状
03
政策支持
各国政府纷纷出台光伏产业相关政策，推动光伏产业的发展。
全球光伏产业发展现状
01
装机容量增长
全球光伏行业快速发展，装机容量持续增长，越来越多的国家和地区开始重视可再生能源的开发和利用。
02
技术创新
随着技术的不断进步，光伏电池的转换效率得到大幅提升，成本也在不断降低。
产能过剩
中国光伏产业在经历了飞速发展之后，出现了严重的产能过剩现象，市场竞争激烈。
中国光伏产业发展现状
产业结构不合理
中国光伏产业存在产业结构不合理的问题，组件生产和终端应用占据了产业链的绝大部分，而技术研发和服务等环节相对薄弱。
政策调整
中国政府对光伏产业进行了政策调整，逐步淘汰落后产能，推动产业升级。
新能源汽车充电桩建设
03
新能源汽车充电桩与光伏发电系统结合，实现节能环保与新能源汽车发展的双重目标。
1
光伏产业的技术发展趋势
2
3
提高光伏电池的转换效率是当前技术发展的重点，各种高效光伏电池技术不断涌现。
高效光伏电池技术
随着应用场景的不断扩展，多功能光伏组件技术成为新的发展方向。
多功能光伏组件技术
通过大数据、物联网等技术，实现光伏电站的智能运维，提高电站的稳定性和效率。
有机光伏电池OPV发展报告ppt课件
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
有机太阳能电池制作方法
有机薄膜制作方法(膜厚由转速、溶剂、组成 成分和浓度决定)
旋涂
15
刮刀刀片
丝网印刷
有机太阳能电池优缺点
优点 • 成本低 • 质量轻 • 材料来源广泛 • 制备工艺简单 • 可做在柔性衬底上 • 可大面积生产 • 材料的光及电特性
16
可调整
缺点 •效率低 • 寿命短
9
OPV发展历程
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。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。（1%）！！！
发展前景
有机聚合物太阳能电池的应用前景可表现在： • 可穿戴光伏设备（突出的柔性特点，环保特性）， • 楼宇的玻璃幕墙（需要一定量光透过，又能利用剩余太阳
能资源）， • 条件比较极端的应用场景（高温，弱光等）， • 便携式小型太阳能设备（材料轻薄） • 仿生学应用（例如自然界中光合作用第一步光反应的能量
6% 1%
<<1%
25%
地热 其它 太阳热
60%
光伏
风力 生物质 水电 核能 天然气 煤 石油
7
光伏太阳能电池年产量高速增长：
其它 美国 台湾地区 中国大陆
欧洲 日本
8
OPV发展历程
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。
水平光伏未来发展趋势报告PPT
市场需求
各国政府将继续出台相关政策，加大对光伏产业的支持力度，为企业创造良好的发展环境。
政策支持
光伏产业将与互联网、大数据、人工智能等新兴领域深度融合，开拓新的应用场景和市场空间。
跨界融合
附录和致谢
08
1
附录
2
3
报告中引用的参考文献、数据和图表等详细内容。
详细内容
报告中引用的其他文件或相关材料，如数据集、政策文件等。
概述水平光伏发展现状、市场前景、技术进步和政策支持等方面
主要内容
报告共分为引言、水平光伏现状、市场前景、技术进步、政策支持和结论六个部分
结构安排
水平光伏产业现状
02
截止2022年，全球水平光伏市场规模已达到220GW，相比2017年增长了近50%。
根据市场研究公司IEA的报告，未来五年内，全球水平光伏装机容量将以年均15%~20%的速度增长，至2027年有望达到500GW。
THANK YOU.
谢谢您的观看
支持企业开拓国内外市场，推进光伏应用场景多元化，扩大市场份额。
鼓励企业采用先进技术和设备，提高生产自动化和智能化水平，提升产业竞争力。
展望未来发展趋势和机遇
未来光伏技术将持续升级，光电转换效率和可靠性将得到进一步提升。
技术创新
随着全球对可再生能源需求的增加，光伏市场将保持快速增长，为产业发展带来更多机遇。
总结词：三足鼎立
详细描述：目前，水平光伏市场中，天合光能、晶澳科技、晶科能源三家企业占据了市场的大部分份额，形成了三足鼎立的竞争格局。
市场占有率及竞争格局
总结词
成本压力大，盈利空间受限
详细描述
由于水平光伏市场竞争激烈，各家企业为了争夺市场份额，纷纷采取降价策略，导致行业整体利润水平下降，成本压力增大。此外，由于光伏发电属于新能源领域，政策补贴等外部因素对行业盈利状况的影响也日益显著。
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10
OPV发展历程
美国加州伯克利分校科学家在 2002年利用塑料纳米技术研制 出第一代塑料太阳能电池，可以 安装在一系列便携式设备及可穿 戴式电子设备上。提供0．7V的 电压。
• 价格低、易成型，通过化学修
饰调控性能。
11
OPV实现原理
有机太阳电池光电转换过程： 1)入射光在有机聚合物中的吸收； 2) 产生激子； 3) 激子向给体/受体界面的扩散； 4) 激子在给体/受体界面上的电荷分离，产生给体HOMO能级 上的空穴和受体LUMO上的电子；
转换效率高达42%，可以人工合成这种酶，用以大幅度提 高光伏器件效率）
17
行业资讯
18
行业资讯
• 有机光伏薄膜领域的行业领先企业Heliatek Gmbh，
该公司有机光伏电池的电池效率达到了创纪录的 12.0%。这种有机光伏电池在1.1 平方厘米的标准面积 上达到12.0%的高效率，它同时采用了两种获专利的 吸收材料，可转换不同波长的日光。由于OPV在高温 和弱光条件下的独特表现，其12%的破纪录效率与传 统光伏技术（如晶体硅和薄膜光伏电池）达到的14% 到 15% 的效率相当。在温度逐渐升高和太阳能辐射 逐渐减弱的情况下，这些传统技术的电池效率将明显 下降，相比而言，有机电池在同等条件下却能提高效 率，从而可在现实环境中实现高得多的能源收集率。
19
The End
20
能源是国家发展的动力：
随着人口增长，人们生活水平提 高，能源需求激增，发展清洁可 再生新能源成为当务之急！
年人均用电量（度）
4
水利发电
风能发电 太阳能热水器
核能发电
太阳能发电
各种可再生能源对比:
水利与风能：受地形和气候限制 太阳能热水：热能不如电能方便 核能：核废料的处理，日本核危机引发核安全担忧
在界面势场的作用下发生电子和空穴的分离，一旦分离以后产生的载流子才对电
池有贡献！
13
能量转换效率(PCE)： 太阳电池受光面积的最大输出功率（Pmax）与入射的太阳光能量密度
（Plight）的百分比。
PCmE ax(IV )maxFF JsV coc S*Pin Pin
太阳能电池
R
R (0, ∞)
•效率低 • 寿命短
• 可做在柔性衬底上
• 可大面积生产
• 材料的光及电特性
可调整
16
发展前景
有机聚合物太阳能电池的应用前景可表现在：
• 可穿戴光伏设备（突出的柔性特点，环保特性）， • 楼宇的玻璃幕墙（需要一定量光透过，又能利用剩余太阳
能资源），
• 条件比较极端的应用场景（高温，弱光等）， • 便携式小型太阳能设备（材料轻薄） • 仿生学应用（例如自然界中光合作用第一步光反应的能量
J (mA/cm2)
0
-2
-4
(JV)max
-6
JscVoc
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-10
-0.2
0.0
0.2
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0.6
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有机太阳能电池制作方法
有机薄膜制作方法(膜厚由转速、溶剂、组成 成分和浓度决定)
旋涂
刮刀刀片
丝网印刷
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有机太阳能电池优缺点
优点
• 成本低
缺点
• 质量轻 • 材料来源广泛 • 制备工艺简单
9
OPV发展历程
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。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。（1%）！！！
太阳能发电： 太阳能广泛存在（全球都有日照）； 太阳能丰富充足（1小时地表太阳能等于世界1年使用能
量）；
太阳太能阳发能电持是续解稳定决（能太源阳长至期少持缺续口发唯光一十和亿必年）然的选择！ 5
中国年太阳总辐射量分布
6
全球能源组成结构：
太阳能光伏发电未来将保持高速
增长，一百年内取代传统化石燃
料成为主要能源！太阳能发电是
一个朝阳产业！
关键：光伏发电成本
25%
1%
6%
<<1%
地热 其它 太阳热
60%
光伏
风力
生物质 水电 核能 天然气 煤 石油
7
光伏太阳能电池年产量高速增长：
其它 美国 台湾地区 中国大陆
欧洲 日本
8
OPV发展历程
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。
有机光伏太阳能电池 organic photovoltaic solar cell
1
目录
• 太阳能电池研究概述 • OPV发展历程 • OPV实现原理 • 前景展望 • 行业资讯
2
太阳能电池研究概述
太阳能电池研究概述
3
太阳能电池研究概述
欧美发达工业型国家
发展中国家 中国
国 家 发 达 指 数
非洲落后 农业型国家
12
有机太阳能电池原理
真。空
电荷产生，传输和收集
激子在给体受体界面分离 LUMO
hυ LUMO 上电极
自由电子和空穴传输并被两极收集
下电极
吸收光子产生激子 (电子空穴对)
HOMO
给体
HOMO
受体
有机电池吸收光以后首先激发的是激子，激子由电子和空穴成对组成，呈中
性，对电池收集电流并没有贡献。
OPV发展历程
美国加州伯克利分校科学家在 2002年利用塑料纳米技术研制 出第一代塑料太阳能电池，可以 安装在一系列便携式设备及可穿 戴式电子设备上。提供0．7V的 电压。
• 价格低、易成型，通过化学修
饰调控性能。
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OPV实现原理
有机太阳电池光电转换过程： 1)入射光在有机聚合物中的吸收； 2) 产生激子； 3) 激子向给体/受体界面的扩散； 4) 激子在给体/受体界面上的电荷分离，产生给体HOMO能级 上的空穴和受体LUMO上的电子；
转换效率高达42%，可以人工合成这种酶，用以大幅度提 高光伏器件效率）
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行业资讯
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行业资讯
• 有机光伏薄膜领域的行业领先企业Heliatek Gmbh，
该公司有机光伏电池的电池效率达到了创纪录的 12.0%。这种有机光伏电池在1.1 平方厘米的标准面积 上达到12.0%的高效率，它同时采用了两种获专利的 吸收材料，可转换不同波长的日光。由于OPV在高温 和弱光条件下的独特表现，其12%的破纪录效率与传 统光伏技术（如晶体硅和薄膜光伏电池）达到的14% 到 15% 的效率相当。在温度逐渐升高和太阳能辐射 逐渐减弱的情况下，这些传统技术的电池效率将明显 下降，相比而言，有机电池在同等条件下却能提高效 率，从而可在现实环境中实现高得多的能源收集率。
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The End
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能源是国家发展的动力：
随着人口增长，人们生活水平提 高，能源需求激增，发展清洁可 再生新能源成为当务之急！
年人均用电量（度）
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水利发电
风能发电 太阳能热水器
核能发电
太阳能发电
各种可再生能源对比:
水利与风能：受地形和气候限制 太阳能热水：热能不如电能方便 核能：核废料的处理，日本核危机引发核安全担忧
在界面势场的作用下发生电子和空穴的分离，一旦分离以后产生的载流子才对电
池有贡献！
13
能量转换效率(PCE)： 太阳电池受光面积的最大输出功率（Pmax）与入射的太阳光能量密度
（Plight）的百分比。
PCmE ax(IV )maxFF JsV coc S*Pin Pin
太阳能电池
R
R (0, ∞)
•效率低 • 寿命短
• 可做在柔性衬底上
• 可大面积生产
• 材料的光及电特性
可调整
16
发展前景
有机聚合物太阳能电池的应用前景可表现在：
• 可穿戴光伏设备（突出的柔性特点，环保特性）， • 楼宇的玻璃幕墙（需要一定量光透过，又能利用剩余太阳
能资源），
• 条件比较极端的应用场景（高温，弱光等）， • 便携式小型太阳能设备（材料轻薄） • 仿生学应用（例如自然界中光合作用第一步光反应的能量
J (mA/cm2)
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(JV)max
-6
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0.2
0.4
0.6
0.8 14
有机太阳能电池制作方法
有机薄膜制作方法(膜厚由转速、溶剂、组成 成分和浓度决定)
旋涂
刮刀刀片
丝网印刷
15
有机太阳能电池优缺点
优点
• 成本低
缺点
• 质量轻 • 材料来源广泛 • 制备工艺简单
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OPV发展历程
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。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。（1%）！！！
太阳能发电： 太阳能广泛存在（全球都有日照）； 太阳能丰富充足（1小时地表太阳能等于世界1年使用能
量）；
太阳太能阳发能电持是续解稳定决（能太源阳长至期少持缺续口发唯光一十和亿必年）然的选择！ 5
中国年太阳总辐射量分布
6
全球能源组成结构：
太阳能光伏发电未来将保持高速
增长，一百年内取代传统化石燃
料成为主要能源！太阳能发电是
一个朝阳产业！
关键：光伏发电成本
25%
1%
6%
<<1%
地热 其它 太阳热
60%
光伏
风力
生物质 水电 核能 天然气 煤 石油
7
光伏太阳能电池年产量高速增长：
其它 美国 台湾地区 中国大陆
欧洲 日本
8
OPV发展历程
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。
有机光伏太阳能电池 organic photovoltaic solar cell
1
目录
• 太阳能电池研究概述 • OPV发展历程 • OPV实现原理 • 前景展望 • 行业资讯
2
太阳能电池研究概述
太阳能电池研究概述
3
太阳能电池研究概述
欧美发达工业型国家
发展中国家 中国
国 家 发 达 指 数
非洲落后 农业型国家
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有机太阳能电池原理
真。空
电荷产生，传输和收集
激子在给体受体界面分离 LUMO
hυ LUMO 上电极
自由电子和空穴传输并被两极收集
下电极
吸收光子产生激子 (电子空穴对)
HOMO
给体
HOMO
受体
有机电池吸收光以后首先激发的是激子，激子由电子和空穴成对组成，呈中
性，对电池收集电流并没有贡献。