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浅谈有机太阳能电池与无机太阳能电池
杨红旭 10013203
测绘工程10级2班
摘要：有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的关注。本文主要比较有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。
关键词：有机太阳能电池 无机太阳能电池 生产成本 工作原理 光电转换率
引言
现今占主导地位的太阳能电池是以无机半导体为主要材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－还原反应来提纯硅的方法，这一过程必然会使晶体硅太阳能电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵。而有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体材料加以代替，其中就包括有机太阳能电池的研究。本文就有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别做简单的分析。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。
生产成本

晶体硅太阳电池成本受生产规模和技术水平影响，各个企业生产消耗有较大差别，我们以每100W，硅太阳电池行业大致平均消耗水平来计算评估晶体硅太阳电池生产消耗。IOOW 功率硅太阳电池计算的材料消耗见表1。
表1 100W 晶体硅太阳电池的材料消耗情况表

注：表1消耗品体硅材料是指托制的单晶和铸锭多品硅，消耗多品硅材料是指生产上述单品和铸锭多品硅需要的太阳能级多品硅材料。
根据表1我们可以看出，单品硅太阳电池材料消耗晶体硅达到1500～1 600g／J00峰瓦，而多品硅太阳电池仅消耗多品硅l 100～1 300g／100峰瓦。根据行业平均消耗计算的100峰瓦功率硅太阳电池的制造能源参考值见表2；其中包括，材料制造能耗、晶体硅太阳电池切片、表面材料、扩散、封装的能耗(有关计算过程略)。单晶硅电池消耗更多原料和拉单品时等径过程时间略长，是导致其能耗较高的原因。
表2 IOOW晶体硅太阳电池的生产制造能耗参考值

有机太阳能电池中的NPC材料主要是纳米TiO2以及有机复合材料，二者的成产成本均远低于高精硅的提炼，从中我们可以预见到有机太阳能电池的成本低廉，事实上，现在的有机太阳能电池的成本平均为硅基太阳能电池的10%-20%。
工作原理

无机太阳能电池在光照作用下产生电子- 空穴对, 在p - n 结附近形成的内电场的作用下, 电子-空穴对被分离并分别传输到两极, 在两极间产生电势, 称为光伏效应, 如图2所示。对于绝大多数无机光电池而言, 光生载流子的理论解释是基于半导体材料的能带理论。
图2 光生伏特效应

有机太阳能电池的实现主要依赖于有机半导体材料中的光电转换功能。这些材料都有着一个共同的电子结构，即共轭π电子。由碳原子的单键和双键交替形成的体系称为共轭体系。在共轭体系中