美国麻省理工学院：成功开发一款超轻太阳能电池

近年来, 有机半导体材料与器件领域的研究和开发取得了长足的发展，其中有机电致发光二极管、有机薄膜晶体管、有机太阳能电池、有机存储器、有机传感器、有机激光器等相关有机半导体材料与器件的研究取得了丰硕的成果。随着有机半导体材料与器件研究和开发的深入, 研究人员越发清楚地认识到, 有机半导体中载流子的传输能力是影响有机半导体器件性能的一个至关重要的因素。衡量有机半导体材料载流子传输能力的主要参数是载流子迁移率u, 它直接反映了载流子在电场作用下的运动能力, 因此载流子迁移率的测量是有机半导体材料与器件研究中的重要内容。

我公司推出有机太阳能电池OPV、钙钛矿太阳能电池、OLED器件和其他有机半导体器件载流子迁移率测量系统，可以测量器件的载流子迁移率、载流子寿命、载流子动力学过程、阻抗谱等，还可以对瞬态光电流谱TPC，瞬态光电压谱TPV、调制光电流谱IMPS、瞬态光电压谱IMVS等进行测量分析，全面分析器件中的载流子特性和瞬态过程，为广大科研工作者和研发机构提供了有效的测试工具。

太阳能电池，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，又称为“太阳能芯片”或“光电池”，它只要被满足一定照度条件的光照度，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic，缩写为PV)，简称光伏。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光伏效应工作的晶硅太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的薄膜电池实施太阳能电池则还处于萌芽阶段。

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的晶硅太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的薄膜电池实施太阳能电池则还处于萌芽阶段。

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就产生电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

数据显示2012年，我国太阳能电池继续保持产量和性价比优势，国际竞争力愈益增强。随着太阳能电池行业的不断发展，内业竞争也在不断加剧，大型太阳能电池企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的太阳能电池生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对产业发展环境和产品购买者的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的太阳能电池品牌迅速崛起，逐渐成为太阳能电池行业中的翘楚 [1] 。

美国麻省理工学院(MIT)工程师在最新一期《小方法》杂志上刊发论文称，他们开发出一款超轻太阳能电池，可快速方便地将任何表面变为电源。这款比人头发丝还纤薄的太阳能电池黏附于一块织物上，重量仅为传统太阳能电池板的百分之一，但每千克的发电量是其18倍，可集成在船帆、救灾帐篷和防水布、无人机的机翼及各种建筑物表面。

为生产太阳能电池，MIT有机和纳米结构电子实验室团队使用了电子墨水形式的纳米材料。在纳米洁净室内，他们使用挤出式涂布机将纳米电子材料层沉积到3微米厚的基底上，随后使用丝网印刷术，印制出电极并完成太阳能模块，接着将厚度约为15微米的印刷模块从塑料基板上剥离，形成一种超轻太阳能装置模块。

但这种纤薄而独立式的太阳能模块很难处理，且很容易撕裂，因此难以部署。为此，研究团队需要找到一种轻质、柔韧的基材，将太阳能电池黏附在其上，最终他们找到了每平方米仅重13克的复合材料“大力马”(Dyneema)。通过添加一层只有几微米厚的固化胶，他们将太阳能组件黏附在“大力马”上，最终形成超轻且坚固的太阳能结构。

测试结果显示，独立式太阳能电池每千克可产生730瓦的功率，如果将其黏附在高强度“大力马”织物上，每千克约产生370瓦的功率，是传统太阳能电池的18倍。而且，即使将该织物太阳能电池卷起、展开500多次后，仍保持90%以上的初始发电能力。这种电池生产方法可以扩展，生产出面积更大的柔性电池。

公司的光伏产品太阳能电池用锗单晶片(衬底片)主要运用于生产锗基多节太阳能电池等，锗基多节太阳能电池具有光电转换效率高、性能稳定等特点，多用于空间飞行器等领域;全球卫星组网需求的增长，对空间太阳能电池需求增加，未来光伏级锗产品需求有望持续增长;国内外销售占比受年度接单差异等因素影响，各年度销售占比均存在一定的波动，截至目前，2022年光伏级锗产品的国内销售收入占比超过75%。

随着时代的发展以及能源的短缺，人们开始寻找不会枯竭的清洁能源。太阳能电池产业应运而生，根据其区别，人们将太阳能电池划分为三代。

第一代太阳能电池是硅基太阳能电池，具有高稳定性和高转换效率，其主要包括单晶硅和多晶硅太阳能电池两种。1954 年 4 月 25 日，贝尔实验室研制出第一块硅基太阳能电池板，转换效率为 6% ，这就是硅基太阳能产业的开端。第一代太阳能电池所需材料过多，成本较高。

第二代太阳能电池是以CdTe、CZTS、CIGS 和非晶硅等为代表的薄膜太阳能电池，占据了全球 10% 左右的市场份额，具有材料使用少、价格便宜的特点。

钙钛矿太阳能电池作为第三代太阳能电池的典型代表，是继多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池之后最具发展前景的太阳能电池，具有成本低廉和高转换效率的特点，但该类太阳能电池仍处于实验室研究阶段。