與傳統(tǒng)的晶硅太陽(yáng)能電池相比，柔性太陽(yáng)能電池，特別是柔性染料敏化太陽(yáng)能電池、聚合物太陽(yáng)能電池及新興的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，可以運(yùn)用成熟的高速報(bào)紙印刷卷對(duì)卷技術(shù)，將半導(dǎo)體材料通過(guò)印刷的方式覆蓋在卷筒表面的導(dǎo)電塑料或不銹鋼箔片上。
結(jié)合納米技術(shù)的染料敏化太陽(yáng)能電池、有機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有明顯的材料和器件組裝優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前國(guó)際上較主流的柔性太陽(yáng)能電池。
要得到高性能的柔性染料敏化太陽(yáng)能電池并推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化，要從以下幾個(gè)方面尋求突破。一方面是需要進(jìn)一步提高柔性染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。另一方面是進(jìn)一步降低電池的成本并實(shí)現(xiàn)卷對(duì)卷的大規(guī)模印刷制備。
近幾年來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究處于非常活躍的狀態(tài)。根據(jù)近年來(lái)快速更新的光電轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)25%的光電轉(zhuǎn)換效率離我們并不遙遠(yuǎn)。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池能否實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的制作并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，還有許多問(wèn)題亟待解決。
首先，選擇合適的清潔有機(jī)金屬鹵化物來(lái)取代劇毒的含鉛有機(jī)金屬鹵化物。其次，要進(jìn)一步提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)的器件也是非常關(guān)鍵的一步。最后，只有解決了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件大面積均勻性和一致性等重要問(wèn)題，才可以獲得大面積的高光電轉(zhuǎn)換效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，使其接近產(chǎn)業(yè)化。
柔性太陽(yáng)能電池作為太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的前沿代表，通過(guò)全球各研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的不斷努力，正以更多、更好、更廉價(jià)的方式進(jìn)入更廣闊的太陽(yáng)能電池市場(chǎng)。柔性太陽(yáng)能電池是現(xiàn)有商業(yè)太陽(yáng)能電池最有潛力的競(jìng)爭(zhēng)者。積極開(kāi)展柔性太陽(yáng)能電池研究對(duì)于搶占太陽(yáng)能電池行業(yè)發(fā)展的先機(jī)，促進(jìn)太陽(yáng)能電池技術(shù)的升級(jí)換代具有重要意義。從更高的層次上講，開(kāi)展柔性太陽(yáng)能電池研究并推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化，將使人類(lèi)更廉價(jià)、更方便地獲得取之不盡、用之不竭的清潔能源，對(duì)于整個(gè)人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、提高綠色國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、治污防霾都具有重要意義。
聚合物太陽(yáng)能電池是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型太陽(yáng)能電池，其核心是利用聚合物/有機(jī)光電材料將光能轉(zhuǎn)化成電能。這類(lèi)電池具有質(zhì)量輕、制備工藝簡(jiǎn)單及可通過(guò)低成本的印刷方式制備大面積柔性器件等突出優(yōu)點(diǎn);更為重要的是，人們通過(guò)分子設(shè)計(jì)合成新型半導(dǎo)體聚合物或有機(jī)分子、采用新的器件結(jié)構(gòu)或?qū)钚詫舆M(jìn)行特殊處理等方法可以很容易地提高器件的性能?；谶@些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，聚合物太陽(yáng)能電池已經(jīng)成為世界各國(guó)科學(xué)界研究的熱點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)界開(kāi)發(fā)、推廣的重點(diǎn)。
光電轉(zhuǎn)換效率是決定聚合物太陽(yáng)能電池能否走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵參數(shù)，因此如何實(shí)現(xiàn)高的光電轉(zhuǎn)換效率成為該領(lǐng)域研究的核心問(wèn)題。
在過(guò)去的十幾年里，聚合物太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)逐步從1%提高到10%以上?；钚詫硬牧系姆肿釉O(shè)計(jì)、形貌優(yōu)化及界面材料的開(kāi)發(fā)、器件結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新是推動(dòng)聚合物太陽(yáng)能電池領(lǐng)域快速發(fā)展的重要途徑。
獲得高性能聚合物太陽(yáng)能電池的難點(diǎn)在于：設(shè)計(jì)和合成性能更加優(yōu)越的活性層給體和受體光伏材料、調(diào)控和優(yōu)化活性層給體/受體共混形貌、選擇合適的電極界面修飾層材料、優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)及優(yōu)化光電轉(zhuǎn)換的各個(gè)基本物理過(guò)程。因此，探索和開(kāi)發(fā)更高效的聚合物太陽(yáng)能電池光伏材料和界面修飾層材料及器件制備工藝，是聚合物太陽(yáng)能電池技術(shù)面向應(yīng)用的必經(jīng)之路。
(摘編自《中國(guó)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略·太陽(yáng)電池科學(xué)技術(shù)》，該書(shū)由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院編，科學(xué)出版社出版。)
