太陽能電池原理
在金屬表面照射紫外光，可以發生光電效應。如愛因斯坦結束的那樣，由於入射光的光子能量大於電子的束縛能，所以產生自由電子。太陽能電池的功能是把太陽光轉換為電壓和電流，是一種光電轉換。光伏效應比光電效應的效率高得多。因為在發生光伏效應的太陽能電池中，2種極性相反的半導體組成了p-n結（p-nJunction），形成內建電場，驅動電子進入電路，在電路中形成電壓和電流。
類型介紹
非晶矽柔性電池
非晶矽（amorphoussilicon,a-Si）柔性電池的厚度是晶體矽電池的1/300，可以進一步地降低原材料成本。非晶矽柔性電池的一個突破時1997年提出的三結疊層電池結構，提高了轉換效率和穩定性，穩定後的轉換效率達到8.0%-8.5%。
以美國UnitedSolarOvonic公司的非晶矽柔性電池為力，非晶矽三結疊層電池結構包含了三層不同帶隙的p-n結吸收層，如圖3所示。頂電池用1.8eV帶隙的非晶矽a-Si，吸收藍光。中間電池用1.6eV帶隙的矽鍺合金a-SiGe，吸收綠光，Ge的含量為10%-15%。底電池用
1.4eV帶隙的矽鍺合金a-SiGe,為40%-50%吸收紅光和紅外光，Ge的含量較高。太陽光依次通過三層半導體吸收層後，還有一部分沒有被吸收的光線，經過Al/ZnO的背反射層反射後，回到三層半導體吸收層，再進行一次吸收過程，背反射層起到陷光作用。這樣非晶矽柔性電池可以更有效地吸收入射光，提高了轉換效率和輸出功率，在低入射光和散射光的條件下，性能更好。
銅銦鎵硒柔性電池
20世紀70年代中期，人們開始研究銅銦鎵硒（copperindiumgalliumdiselenide,Cu(In,Ga)Se2,CIGS）薄膜電池。CIGS薄膜屬於黃銅礦結構（chalcopyrite）晶體，其帶隙可以調節。由於太陽能電池對帶隙的要求是1~1.7eV，通過改變III族陽離子In、Ga、Al和VI族陰離子Se、S的含量，可以按照需要調節CIGS的帶隙。和非晶矽相比，CIGS晶體內部缺陷少，性能更穩定，組件壽命達25年。在組件使用過程中，銅離子的移動可以修復缺陷，因此組件性能會不斷地提高，這和非精貴的光致衰退效應或S-W效應（Staebler-Wronskieflect）恰恰相反。
有機柔性太陽能電池
在有機太陽電池（organicphotovoltaic,OPV）中，有機半導體吸收介質通常由施主材料和受主材料混合而成。施主材料善於給出電子、吸收空穴，混合後具有正電性，共軛聚合物（conjugatedpolymer）是典型的施主材料。受主材料善於吸收電子、給出空穴，混合後具有負電性，富勒烯（fullerene，C60）是典型的受主材料。 激子（excition）是被束縛的電子-空穴對，是受激後的準離子（quasiparticle）。受激後，電子和空穴分離，但是電子-空穴對仍然通過靜電的庫倫力互相吸引，由於庫倫束縛而不能徹底分離，形成激子。激子有兩種，瓦爾尼-模特激子（Wannier-Mottexcition）和弗倫克爾激子（Frenkelexciton）。瓦爾尼-模特激子存在於在晶體矽半導體中，被激發到導帶中的電子和價帶中的空穴形成束縛態，庫倫力較弱，在0.01eV左右。弗倫克爾激子存在於有機介質的施主材料中，之間的庫倫力較強，在0.3eV左右。
染料敏化柔性太陽能電池
早在20世紀70年代，人們就希望通過模擬光和作用，開發出新型太陽能電池。那時，人們在半導體晶體
材料二氧化鈦（titaniumdioxide，TiO2）表面，包裹一層葉綠素（chlorophyll）染料。雖然提出了染料敏化太陽能電池（dye-sensitized
solarcell,DSC）的概念，但是由於電子在葉綠素中輸運困難，轉換效率只有0.01%。
直到1991年，瑞士化學家MichaelGratzel運用納米技術，才推動了染料敏化電池的實質性發展，如圖6所示。Gratzel把大顆粒的TiO2晶體，替換成直徑20nm的小顆粒海綿狀TiO2，外層包裹染料薄層，形成10um厚的光學透明薄膜。第一次製成的染料敏化電池，其轉換效率就已經達到了7.1%，電流密度達到12mA/cm。而現在，染料敏化電池轉換效率的世界紀錄是11%。
在燃料敏化電池的結構中，光敏劑（photosensitizer）通過羧基（crboxyl,-COOH）、磷酸基（phosphonicacid,-PO3H2）或硼酸基（boronicacid–B(OH)2）功能團，覆蓋在TiO2顆粒表面，形成電荷轉移絡合物（chargetransfercomplex），再浸泡在氧化還原介體（redox
mediator）溶液中，TCO玻璃和金屬襯底分別作為陰極和陽極，如圖5.10所示。光敏劑吸收入射光，基態中的So中的電子被激發到高能態S*,在fs到ps時間內，光敏劑中的電子進入TiO2的導帶，光敏劑失去電子，被氧化，成為S+。氧化還原介體從金屬陽極得到電子，再對光
敏劑提供電子，使之還原，回到So.TiO2導帶上的自由電子，通過TCO
陰極和電路，來到金屬陽極，2個電極之間形成電流，驅動電路中的負載。
圖書信息
書名:柔性太陽能電池
作 者：帕格利亞諾譯者:高揚
出版社：上海交通大學出版社
出版時間：2010年01月
開本：16開
定價:24.00
內容簡介
柔性太陽能電池是世界太陽能產業的新興技術，《柔性太陽能電池》將為讀者介紹各種類型柔性太陽能電池的原理概念、基本工藝和市場套用。《柔性太陽能電池》的特點是篇幅內容簡練、圖片數據豐富、行業信息詳實。除了柔性太陽能電池，《柔性太陽能電池》還簡要地介紹了薄膜太陽能電池、第三代太陽能電池等新型太陽能電池。
進入21世紀，隨著人們對全球氣候變暖問題的關注，太陽能產業在世界各國蓬勃地發展起來。作為全球最大的太陽能電池生產國，中國不但希望為世界提供更加廉價的太陽能電池，更加希望提升太陽能電池生產的技術含量，進一步實現經濟成長方式的轉變。
《柔性太陽能電池》是一本人門級的參考書，適合在校師生、工程技術人員、風險投資人士或其他對太陽能感興趣的讀者閱讀。
