（7）可降解，对环境的污染小。

       3.1.2应用及前景

       与传统硅电池相比，有机太阳能电池更轻薄，在同等体积的情况下，展开后的受光面积会大大增加。因此，可将有机太阳能电池可以应用于通信卫星中，提高光电利用率。而且，由于其轻薄柔软易携带的特性，有机太阳能电池不久将能给微型电脑、数码音乐播放器、无线鼠标等小型电子设备提供能源。

       在有机太阳能电池上可体现各种颜色和图案，更加精美的设计使它们能够很好融合于建筑设计等领域。用廉价的有机太阳能电池做某些办公楼的外墙装饰可以吸收太阳能发电供楼内使用（如取暖，照明，工作用电），充分利用了能源。在衣服表层嵌入轻薄柔软的有机太阳能电池与有机发光材料，将太阳能转化为电能并储存，冬天可发热保暖，衣服在夜间也会发出各种颜色的可见光，使人们的衣服更加绚丽。

       从目前显示器领域的发展方向来看，更大的面积、更低的成本、更加节能环保以及轻薄耐用都是热点趋势，柔性显示器不仅具有这些特性，而且具有更多创新应用的发展潜力，从单纯的面板扩大至数字出版、会展布置、广告媒体和建筑设计等产业，深入生活的不同层面，改变整个信息生活的风貌。将有机太阳能电池应用在柔性显示器中，其廉价的成本、轻薄、环保、可折叠的性能比其它电池具有更大的优势。

       最近，以视频眼镜和随身影院为重要载体的头戴式显示器得到了越来越广泛的应用和发展。采用有机太阳能电池作为电源给OLED屏幕供电，其轻便性能可以减轻重量，使得头戴式显示器更加人性化。我们预计，有机太阳能电池与OLED的联合使用可以引领电子设备的革命，人们生活与娱乐也将变得更加丰富多彩。

       在军事方面，有机太阳能电池与OLED技术的结合可用于集多种通讯能力于一体的护腕式通讯设备，实时观看视频和图形信息，适合陆军进行野战评估。

       在电力方面，有机太阳能电池除了应用在内蒙地区或辽宁西北部地区沙化土地上进行发电外，还可以用于大面积的植树造林。采用速生的品种让树木在有效的生长期内快速增长，使树木在人为的控制下像粮食一样增产增收。在具体实施过程中，有机太阳能电池和太阳能抽水技术将发挥十分重要的作用。

       经计算，模拟叶绿素的有机太阳能薄膜电池理论上光电转化效率可达60-80%，这是有机太阳能电池提高光电转化效率的可能的重要途径，也是一条发展的新思路。

       3.2 缺点及其挑战

       3.2.1 与无机硅太阳能电池相比，在转换效率、光谱响应范围、电池的稳定性方面，有机太阳能电池还有待提高。各种研究表明，决定光电效率的基本损失机制主要有：

       1.半导体表面和前电极的光反射；

       2.禁带越宽没有吸收的光传播越大；

       3.由高能光子在导带和价带中产生的电子和空穴的能量驱散；

       4.光电子和光空穴在光电池的光照面和体内的复合；

       5.有机染料的高电阻和低的载流子迁移率。

       这主要是由于：（1）高分子材料大多为无定型，即使有结晶度，也是无定型与结晶形态的混合，分子链间作用力较弱。光照射后生成的光生载流子主要在分子内的共轭价键上运动，而在分子链间的迁移比较困难，使得高分子材料载流子的迁移率一般很低。

      （2）通常键分子链的Eg范围是7.6~9eV，共轭分子Eg范围是1.4~4.2eV。掺杂后导电高分子的Eg虽然会下降，但与无机半导体Si、Ge等相比，高分子材料的禁带宽度Eg依然很高，因此有机太阳能电池与无机太阳能电池载流子的产生过程有很大的不同。有机高分子的光生载流子不是直接通过吸收光子产生，而是先产生激子，然后再通过激子的离解产生自由载流子，这样形成的载流子容易成对复合，最后导致光电流降低。

      （3）共轭聚合物掺杂均为高浓度掺杂。这样虽然能保证材料具有较高的电导率，但载流子的寿命与掺杂浓度成反比，随着掺杂浓度的提高，光生载流子的增大，电池的光电转换效率η很小。

      （4）目前的研究发现激子的扩散距离仅有10nm，所以双层结构中膜的有效厚度为20nm左右。因此载流子需要在两层中传输一段距离才能到达电极进行收集。双层膜结构所能提供的界面面积非常有限，而且有机半导体的电阻比较大，电荷在输运的过程中很容易复合，从而限制了光电效率的提高。

       3.2.2 挑战：有机太阳能电池需要电容器储存产生的电量，否则不能在没有太阳光的情况下使用。而电容器的制造和特性（是否便携）是一个巨大的挑战，有机太阳能电池目前只有即时性的特点，发出的电被导到另外单独的电容器中或者直接被用掉。比如若发明使用有机太阳能电池的手电筒，如果没有储存电能的地方，只有在有光的时候才能亮，没有光就不会亮，这种手电筒是没有实际应用价值的。

       改进方法：

       1. 设计制造与有机太阳能电池相匹配的电容器，及时存储太阳能转化成的电能。

       2. 制造仿生有机太阳能电池。仿照光激发少数叶绿素a的机制，模拟生物材料制成极化膜附着在导电高分子膜上，可以将太阳能转化成电能。

       3. 用染料敏化某些物质，使原来不能吸收可见光的材料能够吸收可见光，这样更多的材料能用于有机太阳能电池的制造，扩大了原料的范围。

       4. 优化电池表面结构，将电池表面反射的光重新集聚进入电池。

       结语：有机太阳能电池原理的研究已经取得了一定的进展，将来如果能制造出光转化率更高、更稳定、轻薄、廉价的有机太阳能电池，它将会广泛应用于生活的方方面面。