首页-聚星娱乐挂机丨首页，近年来，有机太阳能电池（OPV，Organic photovoltaic cells）“人气”颇高。有机太阳能电池指的就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池，其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，从而实现太阳能发电的效果。近年来，有机太阳电池因其具有质量轻、成本低、可溶液加工等优点，在物联网、建筑一体化等应用领域受到广泛关注。

　　与现有的太阳能技术不同，有机光伏电池的主要使用场景是光伏窗户，由于它的近红外吸收程度很高，同时还能保持半透明，并能在可见光中显示出中性密度。

　　产业界认为，有机太阳能电池的制造成本是现在常见硅晶太阳能的一半，而且重量更轻，在室内也可以使用，能助智慧音箱、遥控器等设备供电，那么现在这些技术发展进度如何呢？

　　有机太阳能电池以地球上最丰富的碳材料为基本原料，凭借质轻、柔性及易于大面积印刷制造等优点成为新一代光伏技术的重要发展方向。人们通常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。因此，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，成为各国科学家孜孜以求的目标。

　　目前的有机太阳能电池多采用“本体异质结”型器件结构，其核心部件是由给体和受体材料共混而成的中间活性层。要想获得高效率光伏器件，活性层给/受体材料能级吸收的匹配互补、纳米尺度的互穿网络形貌，以及载流子传输平衡至关重要。

　　大多数高性能有机太阳能电池是使用毒性较大的卤化有机溶剂制成，如氯仿、氯苯和1,2-二氯苯等，对人类健康和自然环境都有不同程度的破坏作用，利用非卤化溶剂取代卤化溶剂制备有机太阳能电池是一个重要选项。并且在在光活性层引入具有对称构象的可挥发性固体能够为实现有机太阳能电池水平及垂直方向相分离尺度的协同调控，同时提高器件的能量转换效率。

　　有机太阳能电池虽然有制造成本低、可以在可挠基板上直接印刷，在室内室外都可以发电，然而最高转换效率只有 10% 左右，只有硅晶太阳能电池的一半，不过产业界并没有放弃它们，有机太阳能电池有自己的利基市场。

　　德国新创 Heliatek 的有机太阳能转换效率虽然只有10%，但使用寿命达20年，且已经在2021年上市，价格偏贵但大规模制造后，成本会再降低。该公司目标是年产量 60 万平方公尺太阳能板，有可能在 2023~2024 年扩大生产，预估最高生产力达每年 110 万平方公尺。

　　Heliatek 指出，有机太阳能的重量每平方公尺不到 2 公斤，进一步最佳化后，到 2023 年重量还会再降到 1 公斤以下。

　　而 Heliatek 并非第一个上市的有机太阳能板，目前巴西新创 Sunew 已经生产超过 1 万平方公尺的有机太阳能电池，也已经用在汽车和其他用途；瑞典 Epishine 公司也是有机太阳能电池先驱，其转换效率为 13%，寿命约为 10 年，其微型太阳能模块已经进入市场，这些模块可用在温度和湿度控制、读卡器和火灾报警器。

　　日本理光（Ricoh）也瞄准小型电子设备，转换效率为 10%，更声称在室内光线下转换效率也不会下降。理光计划在下个财年生产 100 平方公尺太阳能板，足以为约 5 万个小型智慧设备供电。理光表示，这些太阳能电池能用在穿戴式设备跟隧道、桥梁的安全感测器，公司则计划在 2030 年将产量提高到数万平方公尺。

　　法国 Dracula Technologies 则正开发类似薄膜的有机太阳能电池，不须使用昂贵的稀土，预计可以在 2024 年开始大规模生产，转换效率在户外高达 13%，电池的寿命约为 10 年。

　　国际能源署（IEA）预估，2050 年全球太阳能装置量有机会达到 14TW，大概是 2020 年 739MW 的 20 倍，届时太阳能占所有发电量的 33%。未来随着不同类型的太阳能电池进入市场，理所当然地竞争更加激烈，研究公司 Fuji Keizai 资料指出，从 2021 年到 2035 年，全球有机太阳能市场将增长五倍，超过 5 亿美元。

　　由于其各向同性分子堆积和弱偶极相互作用，使得垂直方向的给受体组分分布杂乱无章，不利于激子分离和电荷提取，影响光伏性能的进一步提升。因此，有效解决相应器件的光伏转换效率低，是推动有机太阳能电池产业化应用的关键。

　　常州大学材料科学与工程学院科研团队开始针对有机太阳能电池形貌极难调控这一共性重大难题，集中力量系统开展有机太阳能电池形貌调控策略方面的研究。科研团队从不同非卤素溶剂对给受体的溶解性差异入手，利用溶剂共混策略精细调控给受体的互溶特性及相应的相分离尺度，解决了基于非卤素溶剂器件的能量转换效率低的科学难题，最高效率达到17.5%。这是目前基于非卤素溶剂加工的有机太阳能电池最高效率之一。

　　科研团队还采取非对称构型的工艺辅助固体策略，不仅实现了精细调控Y系列受体的聚集态行为，还实现了可控形成给受体多级空间相分离尺度。其研究结果显示，利用PAS策略，PM6:L8-BO的器件光电转换效率达到18.5%，远高于无PAS处理的对照器件15.0%，并在活性层厚度达到300纳米时，器件效率仍然能保持在17.0%左右。

　　该系列研究成果表明，在今后，通过环境友好型工作溶剂及工艺辅助固体策略，可以利用低成本溶液制备工艺，无需在惰性气体保护条件下，实现连续、大面积、高效率的有机太阳能电池的可控制备，未来有望应用于建筑一体化、可穿戴电子设备、便携式能源系统和航空航天领域。

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