1 观点呈现　　有机太阳能电池

　　有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池，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，实现太阳能发电的效果。我国对太阳能电池的研究起步于1958年，20世纪80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使得我国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百KW一下子提升到4个厂的4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。2002年后，欧洲市场特别是德国市场的急剧增大和无锡尚德太阳能电力有限公司的横空出世及超常规发展给我国光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应。

　　目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2006年全国太阳能电池的产量为438MW，2007年全国太阳能电池产量为1188MW，我国已经成为超越欧洲、日本，成为世界太阳能电池生产第一大国。2008年的产量继续提高，达到了200万千瓦。光伏电池产量年增长速度为1倍-3倍，光伏电池产量占全球产量的比例也由2002年的1.07%增长到2008年的近15%。商业化晶体硅太阳能电池的效率也从13%-14%提高到16%-17%。总体来看，中国太阳能电池的国际市场份额和技术竞争力大幅提高。在产业布局上，中国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。

　　2 观点呈现　　有机太阳能电池的发展前景

　　太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上;到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。

　　太阳能电池主要包括晶体硅电池和薄膜电池两种，它们各自的特点决定了它们在不同应用中拥有不可替代的地位。但是，未来10年晶体硅太阳能电池所占份额尽管会因薄膜太阳能电池的发展等原因而下降，但其主导地位仍不会发生根本改变；而薄膜电池如果能够解决转换效率不高、制备薄膜电池所用设备价格昂贵等问题，将会有巨大的发展空间。

　　3 观点呈现　　  聚合物太阳能电池

　　聚合物太阳能电池具有结构和制备过程简单、成本低、重量轻、可制备成柔性器件等突出优点，成为近年来国内外研究的热点，并且将富勒烯衍生物受体用n-型有机半导体材料取代，可以克服富勒烯受体存在的可见光区吸光弱、能级调控困难和形貌稳定性差等缺点，聚合物太阳电池优点主要表现为：低价、易制备(溶液旋涂、印刷等)、重量轻、可制备成柔性和半透明器件。

　　与传统硅基太阳能电池相比，有机聚合物太阳能电池在生产过程中能耗少、可制备成柔性和半透明器件，可以用在新型太阳能城市外墙和可穿戴设备等方面。但是在2000年的时候光电转换效率非常低，只有1%左右。为了提高效率，研究团队从聚合物光伏材料的分子设计入手，克服重重困难，使聚合物太阳能电池的光电转换效率逐步提高。现在实验室小面积器件能量转换效率已经突破12%，逐步发展到了可以向应用推广的阶段。我们下一步的研究目标就是解决有机聚合物太阳能电池稳定性和大面积制备的技术难题，达到大规模产业化应用并造福人类的目的。

　　4 观点呈现　　  高效光伏材料需要具备的基本性质

　　吸收光谱：近红外区宽而强的吸收。

　　电荷载流子迁移率，给体需要有高的空穴迁移率、受体需要有高的电子迁移率，并且最好给受体迁移率能够平衡。

　　电子能级匹配，给体和受体电子能级相匹配，既保证在给体/受体界面上激子的有效电荷分离，又达到具有最高的开路电压。

　　溶解性，这是溶液加工成膜的前提。

　　聚集和形貌：给体/受体能自组装形成纳米尺度相分离的给体/受体互穿网络结构。

　　太阳能光伏发电站的电池板材料最多是多晶硅，其次是单晶硅，再次是薄膜电池。光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件。

　　光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统。光伏发电系统是由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜和太阳跟踪控制系统等设备组成。

　　5 观点呈现   非富勒烯聚合物太阳能电池成为研究热点

　　相对于传统的富勒烯衍生物受体材料，n-型有机半导体小分子受体材料具有吸收光谱和能级易于调节、原料选择范围广泛以及生产成本低等突出优点，因而，非富勒烯聚合物太阳能电池（NF-PSCs）成为近几年的研究热点，并且近三年来光电转换效率取得重大突破，叠层器件效率接近15%。然而，基于此类体系的高效宽带隙聚合物给体材料的种类非常有限、活性层形貌需要后处理优化、并且在一定程度上对活性层的膜厚和器件的面积较为敏感，这严重制约了聚合物太阳能电池的进一步发展和实际应用。

　　聚合物太阳电池具有器件结构简单、成本低、重量轻以及可以制备成柔性和半透明器件等突出优点，有重要的应用前景。给体和受体光伏材料的吸收互补和能级匹配是实现高效聚合物太阳电池的关键。侧链工程是提高给体和受体材料光伏性能的有效手段。聚合物太阳电池到了可以向实际应用发展的阶段，降低光伏材料和器件制备的成本、研究和提高材料和器件的稳定性是将来聚合物太阳电池能否实现实际应用的关键。PTQ10是一个低价和高效的聚合物给体光伏材料和钙钛矿太阳电池的空穴传输层材料，有希望获得实际应用。

　　——本文观点集纳自“氢时代掀起能源革命新风潮”系列讲座。