近年來(lái)，光伏產(chǎn)業(yè)中的新興技術(shù)層出不窮，種類繁多，但是大多都是朝著低成本、高轉(zhuǎn)換率、柔性方向發(fā)展，其中比較成就斐然的是有機(jī)太陽(yáng)能電池和染料敏化太陽(yáng)能電池兩種。

2010年起，有機(jī)光伏產(chǎn)業(yè)正在迅猛發(fā)展，許多科研機(jī)構(gòu)紛紛開(kāi)始與有機(jī)太陽(yáng)能電池相關(guān)的研究，瑞士、德國(guó)、日本、美國(guó)等技術(shù)先進(jìn)國(guó)家的政府也都設(shè)立了支持有機(jī)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專項(xiàng)基金。在眾多創(chuàng)業(yè)資本的扶持下，國(guó)外與有機(jī)太陽(yáng)能電池相關(guān)的創(chuàng)新公司也紛紛涌現(xiàn)。目前國(guó)外從事有機(jī)太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)并擁有自主技術(shù)的較成功公司有三家。在這三家重要公司中，Konarka和Solarmer的技術(shù)路線是高分子型，而Heliatek的技術(shù)路線是不溶性小分子型。這些公司都已經(jīng)建立起了較大規(guī)模的中試線，能夠生產(chǎn)一定面積的電池組件。

目前國(guó)內(nèi)也有許多科研機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究，如清華大學(xué)導(dǎo)電高分子實(shí)驗(yàn)室、我國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所、華南理工大學(xué)、華東理工大學(xué)等，但是國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)更偏向于基礎(chǔ)技術(shù)研究，暫時(shí)還不具備走產(chǎn)業(yè)化方向的能力。廈門(mén)惟華光能是全國(guó)第一家進(jìn)行有機(jī)太陽(yáng)能電池研發(fā)的公司，目前處于中試階段，其鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的實(shí)驗(yàn)室效率已達(dá)19%。該公司重要進(jìn)行可溶性小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究，可溶性小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池技術(shù)的穩(wěn)定性好于高分子有機(jī)太陽(yáng)能電池。后者的工作壽命實(shí)測(cè)值為三到五年，而可溶性小分子太陽(yáng)能電池不要考慮高分子太陽(yáng)能電池中的相分離、高分子光致交聯(lián)等問(wèn)題，只要進(jìn)行有效的隔氧封裝，就可以實(shí)現(xiàn)十到二十年的工作壽命。值得注意的是，在諸多創(chuàng)新公司介入有機(jī)太陽(yáng)能電池研究之后，電池的光電轉(zhuǎn)化效率提升得更快了。按照業(yè)內(nèi)的普遍預(yù)測(cè)，有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率將在2015年突破19%，在2018年突破25%。

除了有機(jī)太陽(yáng)能電池之外，目前有許多公司致力于染料敏化太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，如Solaronix，Dyesol等。染料敏化太陽(yáng)能電池中必須使用電解質(zhì)。轉(zhuǎn)化效率在10%以上的染料敏化太陽(yáng)能電池都是采用液態(tài)電解質(zhì)的，液態(tài)電解質(zhì)有著較大的環(huán)保性問(wèn)題，采用固態(tài)或者凝膠態(tài)電解質(zhì)的染料敏化太陽(yáng)能電池效率與有機(jī)太陽(yáng)能電池接近，在6%8%左右，因此電解液是目前制約染料敏化太陽(yáng)能電池的核心問(wèn)題。

染料敏化太陽(yáng)能電池是瑞士洛桑高等理工大學(xué)（EPFL）的GrÄatzel教授發(fā)明的，因此也稱GrÄatzel電池。英文稱作Dyesensitizedsolarcells，簡(jiǎn)稱DSSC。

染料敏化太陽(yáng)能電池與有機(jī)太陽(yáng)能電池的重要差別有兩點(diǎn)：

1.染料敏化太陽(yáng)能電池是一種有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合電池。電池上有一層幾十微米厚的二氧化鈦層，二氧化鈦表面上吸附著很薄的一層染料分子。染料分子吸光后，將電子注入到二氧化鈦中。

2.這層染料失去電子后處于氧化態(tài)，要保持整個(gè)過(guò)程的可持續(xù)性，必須將這些染料進(jìn)行還原。還原的方法就是引入一層電解液。電解液的用途是從電池的陰極向染料上搬運(yùn)電子。

事實(shí)上GrÄatzel電池最要命的缺點(diǎn)就是電池里存在電解液。電解液的存在會(huì)讓電池的封裝大大復(fù)雜化，而且在烈日下電解液的熱脹冷縮也成為一個(gè)很大的問(wèn)題。可以說(shuō)解決電解液的問(wèn)題，是染料敏化太陽(yáng)能電池制造商們所面對(duì)的最大的問(wèn)題。可說(shuō)有機(jī)太陽(yáng)能電池和染料敏化太陽(yáng)能電池有一定的類似性，因?yàn)樗鼈兊奈獠牧隙际怯袡C(jī)材料，而且它們的電荷分離原理都是通過(guò)高級(jí)向低能級(jí)的電子注入。這兩點(diǎn)也是它們差別于無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池而同被稱為第三代太陽(yáng)能電池的重要原因。

當(dāng)今社會(huì)的科技發(fā)展速度十分迅猛，2008年時(shí)普遍悲觀的光伏行業(yè)，經(jīng)過(guò)幾次起落，最終還是慢慢穩(wěn)健了下來(lái)。太陽(yáng)能，已經(jīng)開(kāi)始占領(lǐng)了戈壁、沙漠、海灘、屋頂，開(kāi)始進(jìn)入了老百姓的生活。除了節(jié)能環(huán)保的社會(huì)效益外，太陽(yáng)能光伏已經(jīng)開(kāi)始凸顯其經(jīng)濟(jì)效益，我們預(yù)計(jì)，在5年左右的時(shí)間里，太陽(yáng)能光伏很可能就會(huì)趨近火電的成本，轉(zhuǎn)而替代火電。

而柔性太陽(yáng)能電池也以其獨(dú)到的特性，牢牢占據(jù)著市場(chǎng)一席之地，不僅僅限于戶外的無(wú)電場(chǎng)所，可以展望不遠(yuǎn)的將來(lái)，人們的背包，衣服，車(chē)輛都可以制備成太陽(yáng)能光電材料，使綠色能源無(wú)處不在。

論文參與者：

倪斌廈門(mén)大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院（廈門(mén)漢青信息技術(shù)有限公司）

王亞軍副教授廈門(mén)大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院

賈迎春陳艷玲周珍富郭捷

基金項(xiàng)目：1.福建省產(chǎn)學(xué)合作重大項(xiàng)目（2011H6025）、2.福建省科技重點(diǎn)項(xiàng)目（2012H0039）、3.福建省產(chǎn)學(xué)合作重大項(xiàng)目（2013H6024）.

導(dǎo)師簡(jiǎn)介：王亞軍（1969-），男，浙江慈溪人，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，重要從事新能源、半導(dǎo)體照明方面的研究.

作者簡(jiǎn)介：倪斌（1982-），男，福建廈門(mén)人，碩士研究生，重要從事柔性太陽(yáng)能電池方面的研究。