PEDOT:PSS薄膜性能对基于Si/PEDOT:PSS杂化光伏器件的影响(3)

(B)多晶硅电池:计算器和许多小型电子器件使用的太阳能电池大多由多晶硅电池制成。在多晶硅电池中,硅沉积在非常薄的衬底材料层上,且背衬基底


(B)多晶硅电池:计算器和许多小型电子器件使用的太阳能电池大多由多晶硅电池制成。在多晶硅电池中,硅沉积在非常薄的衬底材料层上,且背衬基底一般是金属、玻璃或塑料。有时,以稍微不同的方式掺杂的几层硅,以此来响应不同波长的光,几个层叠在一起,以提高效率。电池元件生产方法的能源密集度较低,但比结晶板更为复杂,而且由于使用该技术大量生产面板,价格一直在下降,较为经济。通过使用薄层硅可以使面板变得柔软。但这些电池元件的单位面积光电转换效率较低(一般为10%),通常不适合屋顶安装[3]。

(C)混合硅电池:混合硅电池是一种新的太阳能电池发展方向。几家公司正在探索组合不同材料以获得更高效率太阳能电池的方法。降低成本和延长使用寿命是行业探索研究最近的趋势。Samyo最近推出了一种混合本征薄层异质结(HIT)电池。HIT太阳能电池是采用HIT结构的硅太阳能电池,所谓HIT(HeterojunctionwithintrinsicThinlayer)结构就是在P型氢化非晶硅和n型氢化非晶硅与n型硅衬底之间增加一层非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜,采取该工艺措施后,改变了PN结的性能。因而使转换效率达到20.7%,开路电压达到719mV,并且全部工艺可以在200℃以下实现。HIT太阳能电池是一种利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池。这种太阳能电池按单位面积计算的发电量保持着世界领先水平。HIT具有制备工艺温度低、转换效率高、高温特性好等特点,是一种低价高效电池。HIT的转化效率越高,意味着它更加具有可与传统的硅晶太阳能电池相匹敌的优势。

1.2.2有机太阳能电池

有机太阳能电池或塑料太阳能电池是一种使用有机电子材料的光伏产品,这是一种处理导电有机聚合物或小型有机分子的电子元件,用于光吸收和电荷输送,由光伏作用产生电力影响。大多数有机光伏电池是聚合物太阳能电池(PSCs)。

有机太阳能电池中使用的分子在高通量下可溶解处理,成本低廉,因此低的生产成本结合有机分子的灵活性,使得有机太阳能电池的光伏应用具有潜在的成本效益。分子工程(例如改变聚合物的长度和官能团)可以改变带隙,允许电子具有可调谐性。有机分子的光吸收系数高,所以大量的光可以用少量的有机材料吸收,通常在几百纳米左右。与无机光电池如硅太阳能电池相比,有机光伏电池的主要缺点是效率低,稳定性低,强度低。

与硅基器件相比,聚合物太阳能电池重量轻(这对于小型自主传感器很重要),可以一次性使用,并且制造成本低廉(有时使用印刷电子元件),可在分子水平上灵活定制,并且对环境产生的不利影响较小。聚合物太阳能电池还具有显示透明度的潜力,这表明其可以应用在窗户、墙壁、柔性电子器件等区域中。图1.1中示出了示例性装置。聚合物太阳能电池的缺点也很严重:它们仅能提供硬质材料的约1/3的效率,并且具有光化学降解的特性。

聚合物太阳能电池虽有低效率和稳定性方面的问题,但他们的低成本特性和逐渐提高的光电转换效率,使它们成为太阳能电池研究的热门领域。截至2015年,聚合物太阳能电池能够通过串联结构实现超过10%的效率[4]。