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項(xiàng)目成果/簡介:作為一種新的太陽能電池電池技術(shù)，有機(jī)太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優(yōu)點(diǎn)；在應(yīng)用方面，可與當(dāng)前基于硅等的無機(jī)太陽能電池形成優(yōu)勢互補(bǔ)。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機(jī)太陽能電池還具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，在使用過程中以及使用后處理方面不會(huì)產(chǎn)生重金屬污染，其所使用的少量有機(jī)材料都是可降解的有機(jī)染料類化合物。效率、成本和穩(wěn)定性是所以太陽能電池能否應(yīng)用的關(guān)鍵要素。有機(jī)太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)獲得超過 1515%的效率，是有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優(yōu)勢，有機(jī)材料分子結(jié)構(gòu)多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產(chǎn)業(yè)界對有機(jī)太陽能電池壽命的要求不如無機(jī)太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業(yè)化應(yīng)用，已有研究表明，OPV 壽命達(dá)到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會(huì)很快實(shí)現(xiàn)。 本項(xiàng)目圍繞有機(jī)太陽能電池的關(guān)鍵材料開展系統(tǒng)研究，1）提出了新的材料設(shè)計(jì)理念，發(fā)展了系列具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的活性層材料；2）發(fā)展了成熟的高效率有機(jī)太陽能電池制備工藝技術(shù)，制備了系列高效率有機(jī)太陽能電池光伏器件，不斷刷新領(lǐng)域內(nèi)最高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池，獲得了與目前常規(guī)透明電極，如 ITO，完全相當(dāng)性能。應(yīng)用范圍:目前有機(jī)太陽能電池正處在從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的黎明階段，因其優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，在可穿戴設(shè)備、建筑一體化等領(lǐng)域?qū)?huì)產(chǎn)生巨大的需求市場。當(dāng)前國內(nèi)外多家實(shí)驗(yàn)室已開展完全面向?qū)嶋H應(yīng)用的研究開發(fā)，隨著研究的不斷深入，有機(jī)太陽能電池的商品化生產(chǎn)應(yīng)用將會(huì)很快實(shí)現(xiàn)。效益分析:1. 具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效有機(jī)太陽能電池活性層材料，且合成簡單，成本低； 2. 具有成熟的高效有機(jī)太陽能電池制備工藝； 3. 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本、高性能柔性透明電極，不僅完全適用有機(jī)太陽能電池，亦可廣泛應(yīng)用了其它相關(guān)領(lǐng)域。

作為一種新的太陽能電池電池技術(shù)，有機(jī)太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優(yōu)點(diǎn)；在應(yīng)用方面，可與當(dāng)前基于硅等的無機(jī)太陽能電池形成優(yōu)勢互補(bǔ)。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機(jī)太陽能電池還具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，在使用過程中以及使用后處理方面不會(huì)產(chǎn)生重金屬污染，其所使用的少量有機(jī)材料都是可降解的有機(jī)染料類化合物。效率、成本和穩(wěn)定性是所以太陽能電池能否應(yīng)用的關(guān)鍵要素。有機(jī)太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)獲得超過 1515%的效率，是有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優(yōu)勢，有機(jī)材料分子結(jié)構(gòu)多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產(chǎn)業(yè)界對有機(jī)太陽能電池壽命的要求不如無機(jī)太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業(yè)化應(yīng)用，已有研究表明，OPV 壽命達(dá)到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會(huì)很快實(shí)現(xiàn)。 本項(xiàng)目圍繞有機(jī)太陽能電池的關(guān)鍵材料開展系統(tǒng)研究，1）提出了新的材料設(shè)計(jì)理念，發(fā)展了系列具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的活性層材料；2）發(fā)展了成熟的高效率有機(jī)太陽能電池制備工藝技術(shù)，制備了系列高效率有機(jī)太陽能電池光伏器件，不斷刷新領(lǐng)域內(nèi)最高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池，獲得了與目前常規(guī)透明電極，如 ITO，完全相當(dāng)性能。

工作首次將分子內(nèi)硫???氧非共價(jià)鍵(S???O)作用引入到高分子受體中，提出了構(gòu)建高性能高分子受體的新策略。該工作為調(diào)節(jié)全高分子有機(jī)太陽能電池光敏層形貌提供了新的思路和更為簡單的方法，為發(fā)展高效、穩(wěn)定的全高分子電池提供了材料和理論基礎(chǔ)。

碳納米管海綿材料具有輕質(zhì)、柔性、抗腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)。微觀上具有三維多孔結(jié)構(gòu)，能夠承受大應(yīng)變的反復(fù)壓縮而不坍塌，同時(shí)，碳納米管互相搭接形成高導(dǎo)電的三維網(wǎng)絡(luò)。這種綜合的優(yōu)良力學(xué)和電學(xué)性能使得碳納米管海綿在功能復(fù)合材料、吸附過濾等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，隨著社會(huì)對清潔、可再生能源的日趨重視，各種能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)器件的研究如火如荼。

碳納米管海綿材料具有輕質(zhì)、柔性、抗腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)。微觀上具有三維多孔結(jié)構(gòu)，能夠承受大應(yīng)變的反復(fù)壓縮而不坍塌，同時(shí)，碳納米管互相搭接形成高導(dǎo)電的三維網(wǎng)絡(luò)。這種綜合的優(yōu)良力學(xué)和電學(xué)性能使得碳納米管海綿在功能復(fù)合材料、吸附過濾等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，隨著社會(huì)對清潔、可再生能源的日趨重視，各種能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)器件的研究如火如荼。

280mm×160mm×120mm，采用拼接式，由太陽能電池、小電機(jī)（帶風(fēng)扇）、蜂鳴器、發(fā)光二極管、連接線、底板組成。探究太陽能的利用。

在全球常規(guī)能源日益緊張的大環(huán)境背景下，太陽能是當(dāng)今可再生能源開發(fā)利用的首選之一，其對常規(guī)能源短缺的可彌補(bǔ)性和可替代性的優(yōu)勢日益顯現(xiàn)。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富、利用方便，既可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對環(huán)境無任何污染。加強(qiáng)可再生能源開發(fā)利用，是應(yīng)對日益嚴(yán)重的能源和環(huán)境問題的必由之路，也是人類社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。為了使太陽能的利用向?qū)嵱没M(jìn)一步推進(jìn)，需大力加強(qiáng)太陽能技術(shù)的基礎(chǔ)研究。太陽能利用的重要途徑之一是研制太陽能光伏電池。進(jìn)入本世紀(jì)以來，隨著太陽能光伏電池效率的提高和成本的降低，其相關(guān)光伏發(fā)電產(chǎn)品逐步從個(gè)別高端應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)向國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，其未來發(fā)展前景十分看好。光伏電池組件簡稱PV構(gòu)件，是一種暴露在陽光下會(huì)產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體材料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。光伏組件可以制成不同形狀，而組件又可以連接，以適應(yīng)建筑形式要求。由于光伏電池組件安裝后長時(shí)間處于無人監(jiān)控狀態(tài)，所以需要定期檢查、維修和護(hù)理，對于損壞的光伏組件給予更換，保證光電轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行。PV構(gòu)件和建筑集成后屬于建筑的一部分，其健康程度直接影響到建筑的功能。尤其是光伏建筑一體化(BIPV：Building Integrated Photovoltaic)形式的建筑，PV構(gòu)件的維修和更換是解決光伏產(chǎn)品在建筑中推廣和應(yīng)用所遇難題的有效措施。因?yàn)榧词筆V構(gòu)件能達(dá)到與建筑同壽命，但隨著PV新產(chǎn)品發(fā)電效率的快速提升和制造成本的迅速下降(如同計(jì)算機(jī)和手機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展一樣)，建筑既有PV構(gòu)件的更新?lián)Q代勢在必行。所以，為了遵循市場發(fā)展規(guī)律，設(shè)計(jì)一種可更換、易維修的建筑PV構(gòu)件，對滿足當(dāng)前光伏產(chǎn)業(yè)的市場需求很有必要。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不但設(shè)計(jì)簡單、方便、靈活，安裝成本低，而且在推廣太陽能光伏建筑應(yīng)用方面具有很大程度上的示范意義，對推進(jìn)建筑節(jié)能等方面具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

太陽能光伏發(fā)電及太陽能熱水器是目前太陽能利用最為成熟和廣泛的兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，但是由于其產(chǎn)能形式單一，最終嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步的技術(shù)發(fā)展和市場推廣前景。 其中太陽能光伏發(fā)電存在光電轉(zhuǎn)化效率低（由于溫度效應(yīng)，晶硅型光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合光電轉(zhuǎn)化效率只能達(dá)到12%-13%），光伏組件成本高，導(dǎo)致其成本回收期長。同時(shí)光伏電池生產(chǎn)也存在高能耗高污染的問題。 如何提高單位面積光伏電池的發(fā)電量，減少電池用量是降低系統(tǒng)成本提高發(fā)電收益的重要手段。通過聚光可以有效提高光伏電池片表面的太陽能能流密度，并大大增加光伏電池的光電輸出功率，成倍減少電池片用量（用量為傳統(tǒng)技術(shù)的1/4），間接降低了光伏電池生產(chǎn)的總能耗和總污染，但是提高電池表面太陽能能流密度的同時(shí)，電池的溫度也急劇升高，嚴(yán)重影響電池的電輸出性能和使用壽命，只有通過水冷的方式來降低電池溫度，這就形成了該技術(shù)手段的另一種產(chǎn)能形式，太陽能熱水。即太陽能熱電聯(lián)供。