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有機(jī)太陽能電池有機(jī)太陽能電池基本原理有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)和材料有機(jī)太陽能電池光伏性能解析有機(jī)太陽能電池制造工藝有機(jī)太陽能電池優(yōu)勢和不足有機(jī)太陽能電池應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)太陽能電池發(fā)展趨勢有機(jī)太陽能電池面臨的挑戰(zhàn)ContentsPage目錄頁有機(jī)太陽能電池基本原理有機(jī)太陽能電池有機(jī)太陽能電池基本原理1.光生載流子產(chǎn)生:當(dāng)光照射到有機(jī)太陽能電池的活性層時,有機(jī)半導(dǎo)體材料中的電子吸收光能,從價帶躍遷到導(dǎo)帶,形成電子-空穴對。2.電荷分離和傳輸:電子和空穴在電場的作用下,分別向相反的方向移動。電子向陽極方向移動,空穴向陰極方向移動。3.電荷收集:電子和空穴到達(dá)各自的電極時,被電極收集。電子在陽極上聚集,空穴在陰極上聚集。4.電流產(chǎn)生:電子和空穴在電極上聚集后,在外電路中形成電流。電流的大小與光照強(qiáng)度、有機(jī)太陽能電池的活性層厚度、有機(jī)半導(dǎo)體的性質(zhì)等因素有關(guān)。有機(jī)太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)1.材料成本低:有機(jī)太陽能電池的活性層材料主要是由碳、氫、氧等元素組成,這些元素的成本相對較低。2.制造工藝簡單:有機(jī)太陽能電池的制造工藝相對簡單,可以使用印刷、涂層等方法來制備。3.柔性好:有機(jī)太陽能電池的活性層材料具有柔性,可以制成柔性太陽能電池。4.透光性好:有機(jī)太陽能電池的活性層材料具有透光性,可以制成透明太陽能電池。5.環(huán)境友好:有機(jī)太陽能電池的活性層材料大多是可生物降解的,對環(huán)境友好。有機(jī)太陽能電池的工作原理有機(jī)太陽能電池基本原理1.光電轉(zhuǎn)換效率低:有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率一般只有5%到10%,遠(yuǎn)低于晶體硅太陽能電池。2.穩(wěn)定性差:有機(jī)太陽能電池的活性層材料容易降解,在光照、熱和氧氣的作用下,其性能會逐漸下降。3.使用壽命短:有機(jī)太陽能電池的使用壽命一般只有幾年,遠(yuǎn)低于晶體硅太陽能電池。4.溫度敏感性強(qiáng):有機(jī)太陽能電池的性能對溫度非常敏感,溫度升高時,其光電轉(zhuǎn)換效率會下降。有機(jī)太陽能電池的缺點(diǎn)有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)和材料有機(jī)太陽能電池#.有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)和材料有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu):1.有機(jī)太陽能電池由有機(jī)半導(dǎo)體材料和透明電極組成。2.有機(jī)半導(dǎo)體材料是一種具有半導(dǎo)體特性的有機(jī)材料,能夠吸收光能并產(chǎn)生電子-空穴對。3.透明電極通常由氧化錫銦(ITO)或氟化錫銦(FTO)制成,它們能夠允許光線透過并收集產(chǎn)生的載流子。有機(jī)太陽能電池的材料1.有機(jī)太陽能電池的材料主要包括有機(jī)半導(dǎo)體材料、空穴傳輸材料、電子傳輸材料和電荷收集層材料。2.有機(jī)半導(dǎo)體材料是電池的核心材料,它決定了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。3.空穴傳輸材料和電子傳輸材料分別用于收集和傳輸光生空穴和電子。有機(jī)太陽能電池光伏性能解析有機(jī)太陽能電池#.有機(jī)太陽能電池光伏性能解析有機(jī)太陽能電池的光伏性能:1.有機(jī)太陽能電池的光伏性能主要由以下幾個因素決定:光吸收、電荷分離、電荷傳輸和電荷收集。2.光吸收是指有機(jī)太陽能電池材料對入射光線的吸收,吸收越強(qiáng),光伏性能越好。3.電荷分離是指光吸收后產(chǎn)生的電子和空穴在有機(jī)太陽能電池材料中分離,分離越快,光伏性能越好。有機(jī)太陽能電池的光伏效率1.有機(jī)太陽能電池的光伏效率是指其將光能轉(zhuǎn)換成電能的效率,通常用百分比表示。2.有機(jī)太陽能電池的光伏效率受多種因素的影響,包括光吸收、電荷分離、電荷傳輸和電荷收集等。3.目前,有機(jī)太陽能電池的光伏效率已經(jīng)達(dá)到20%以上,而且還在不斷提高。#.有機(jī)太陽能電池光伏性能解析有機(jī)太陽能電池的穩(wěn)定性1.有機(jī)太陽能電池的穩(wěn)定性是指其在長期使用中保持光伏性能的能力。2.有機(jī)太陽能電池的穩(wěn)定性受多種因素的影響,包括材料的熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性等。3.目前,有機(jī)太陽能電池的穩(wěn)定性已經(jīng)得到了很大的提高,但仍然存在一些問題有待解決。有機(jī)太陽能電池的成本1.有機(jī)太陽能電池的成本是指其生產(chǎn)和安裝的費(fèi)用。2.有機(jī)太陽能電池的成本受多種因素的影響,包括材料成本、工藝成本和安裝成本等。3.目前,有機(jī)太陽能電池的成本正在不斷下降,但仍然高于傳統(tǒng)太陽能電池。#.有機(jī)太陽能電池光伏性能解析有機(jī)太陽能電池的應(yīng)用1.有機(jī)太陽能電池可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域,包括建筑、交通、電子產(chǎn)品等。2.有機(jī)太陽能電池具有重量輕、柔性好、透光性高等優(yōu)點(diǎn),使其在某些領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢。3.目前,有機(jī)太陽能電池的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大,預(yù)計(jì)未來將有更大的市場前景。有機(jī)太陽能電池的發(fā)展趨勢1.有機(jī)太陽能電池的發(fā)展趨勢包括提高光伏效率、降低成本、提高穩(wěn)定性和擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域等。2.有機(jī)太陽能電池具有廣闊的發(fā)展前景,有望成為一種重要的清潔能源。有機(jī)太陽能電池制造工藝有機(jī)太陽能電池有機(jī)太陽能電池制造工藝有機(jī)太陽能電池制造工藝-基底制備1.基底材料的選擇:有機(jī)太陽能電池的基底材料通常采用透明導(dǎo)電氧化物(TCO),如氟摻雜氧化錫(FTO)或氧化銦錫(ITO)。這些材料具有優(yōu)異的光學(xué)透過率和較低的電阻率,可作為電池的正極。2.基底清洗:基底清洗是去除基底表面的污染物和殘留物,以提高基底的親水性和增強(qiáng)有機(jī)層與基底之間的粘附力。常用的清洗方法包括超聲波清洗、化學(xué)清洗和等離子清洗等。3.基底表面改性:基底表面改性可以改善基底的表面性質(zhì),提高有機(jī)層與基底的界面接觸,從而增強(qiáng)電池的性能。常用的改性方法包括化學(xué)修飾、物理改性和等離子體處理等。有機(jī)太陽能電池制造工藝有機(jī)太陽能電池制造工藝-有機(jī)層制備1.有機(jī)材料的選擇:有機(jī)太陽能電池的有機(jī)材料通常由給體材料和受體材料組成。給體材料具有較高的HOMO能級,而受體材料具有較低的LUMO能級。當(dāng)光照射到電池上時,給體材料和受體材料之間會產(chǎn)生電荷分離,從而產(chǎn)生光電流。2.有機(jī)層的制備方法:有機(jī)層的制備方法主要包括溶液法、真空蒸鍍法和印刷法等。溶液法是將有機(jī)材料溶解在溶劑中,然后通過旋涂或噴涂的方法將有機(jī)層沉積到基底上。真空蒸鍍法是將有機(jī)材料在真空條件下加熱蒸發(fā),然后沉積到基底上。印刷法是將有機(jī)材料制成油墨,然后通過絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷的方法將有機(jī)層沉積到基底上。3.有機(jī)層的厚度優(yōu)化:有機(jī)層的厚度對電池的性能有很大影響。太薄的有機(jī)層會降低電池的光吸收效率,太厚的有機(jī)層會增加電池的串聯(lián)電阻,從而降低電池的輸出功率。因此,需要優(yōu)化有機(jī)層的厚度以獲得最佳的電池性能。有機(jī)太陽能電池制造工藝有機(jī)太陽能電池制造工藝-電極制備1.電極材料的選擇:有機(jī)太陽能電池的電極材料通常采用金屬材料,如金、銀或鋁等。這些材料具有良好的導(dǎo)電性和較低的電阻率,可作為電池的負(fù)極。2.電極的制備方法:電極的制備方法主要包括真空蒸鍍法、濺射法和印刷法等。真空蒸鍍法是將電極材料在真空條件下加熱蒸發(fā),然后沉積到有機(jī)層上。濺射法是將電極材料在惰性氣體氣氛中轟擊,然后沉積到有機(jī)層上。印刷法是將電極材料制成油墨,然后通過絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷的方法將電極沉積到有機(jī)層上。3.電極圖案的設(shè)計(jì):電極圖案的設(shè)計(jì)對電池的性能有很大影響。常見的電極圖案包括條形、網(wǎng)格形和互指形等。不同的電極圖案會影響電池的光吸收效率和電荷傳輸效率,從而影響電池的輸出功率。有機(jī)太陽能電池制造工藝-封裝1.封裝材料的選擇:有機(jī)太陽能電池的封裝材料通常采用玻璃、塑料或金屬等。這些材料具有良好的透光性、阻隔性和機(jī)械強(qiáng)度,可保護(hù)電池免受外界環(huán)境的影響。2.封裝工藝:有機(jī)太陽能電池的封裝工藝主要包括層壓、粘合和密封等步驟。層壓是將電池的正極、負(fù)極和封裝材料疊加在一起,然后施加壓力使其粘合在一起。粘合是使用膠粘劑將電池的正極、負(fù)極和封裝材料粘合在一起。密封是使用密封劑將電池的邊緣密封起來,以防止水分和氧氣進(jìn)入電池內(nèi)部。3.封裝質(zhì)量的檢測:封裝質(zhì)量的檢測是確保電池性能和壽命的關(guān)鍵步驟。常用的封裝質(zhì)量檢測方法包括外觀檢查、泄漏測試、絕緣電阻測試和光伏性能測試等。有機(jī)太陽能電池制造工藝有機(jī)太陽能電池制造工藝-質(zhì)量控制1.生產(chǎn)過程控制:有機(jī)太陽能電池的生產(chǎn)過程控制包括對原材料的質(zhì)量控制、生產(chǎn)工藝參數(shù)的控制和產(chǎn)品質(zhì)量的控制等。原材料的質(zhì)量控制包括對原材料的純度、粒度和水分含量的控制等。生產(chǎn)工藝參數(shù)的控制包括對溫度、壓力、真空度和沉積速率等參數(shù)的控制。產(chǎn)品質(zhì)量的控制包括對電池的性能、可靠性和壽命等指標(biāo)的控制。2.質(zhì)量檢測方法:有機(jī)太陽能電池的質(zhì)量檢測方法包括外觀檢查、電學(xué)性能測試、可靠性測試和壽命測試等。外觀檢查是檢查電池的外觀是否有缺陷,如劃痕、裂紋和氣泡等。電學(xué)性能測試是測量電池的開路電壓、短路電流、最大功率點(diǎn)電壓和電流等參數(shù)??煽啃詼y試是評估電池在高溫、低溫、高濕和光照等環(huán)境條件下的性能穩(wěn)定性。壽命測試是評估電池在長期使用條件下的性能衰減情況。有機(jī)太陽能電池制造工藝有機(jī)太陽能電池制造工藝-未來發(fā)展趨勢1.新型有機(jī)材料的開發(fā):新型有機(jī)材料的開發(fā)是提高有機(jī)太陽能電池性能的關(guān)鍵途徑。目前,正在研究開發(fā)具有更高吸收系數(shù)、更長載流子壽命和更低能隙的有機(jī)材料。這些新型有機(jī)材料有望將有機(jī)太陽能電池的效率進(jìn)一步提高。2.新型制造工藝的探索:新型制造工藝的探索是降低有機(jī)太陽能電池成本和提高電池性能的重要手段。目前,正在研究開發(fā)溶液法、印刷法和真空蒸鍍法等新型制造工藝。這些新型制造工藝有望降低有機(jī)太陽能電池的生產(chǎn)成本,并提高電池的性能。3.有機(jī)太陽能電池的應(yīng)用領(lǐng)域拓展:有機(jī)太陽能電池具有柔性、輕質(zhì)、透明和可印刷等優(yōu)點(diǎn),因此具有廣泛的應(yīng)用前景。目前,有機(jī)太陽能電池正在被應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、建筑一體化光伏和汽車光伏等領(lǐng)域。隨著有機(jī)太陽能電池性能的不斷提高和成本的不斷下降,有機(jī)太陽能電池的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓展。有機(jī)太陽能電池優(yōu)勢和不足有機(jī)太陽能電池有機(jī)太陽能電池優(yōu)勢和不足有機(jī)太陽能電池優(yōu)勢1.輕薄柔性:有機(jī)太陽能電池可以制成輕薄柔性的薄膜,易于彎曲和折疊,非常適合應(yīng)用于可穿戴電子設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和建筑一體化光伏等領(lǐng)域。2.低成本:有機(jī)太陽能電池的制造成本相對較低,尤其是與傳統(tǒng)晶硅太陽能電池相比,更適合大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用。3.多樣性:有機(jī)太陽能電池可以采用不同的有機(jī)材料制備,具有廣泛的光吸收譜,可以滿足不同應(yīng)用場景的需求。有機(jī)太陽能電池不足1.穩(wěn)定性較差:有機(jī)太陽能電池的穩(wěn)定性較差,容易受到環(huán)境因素(如溫度、濕度、氧氣)的影響而發(fā)生降解,導(dǎo)致電池性能下降。2.效率相對較低:有機(jī)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率通常低于晶硅太陽能電池,目前最高效率約為18%,遠(yuǎn)低于晶硅太陽能電池的26%以上。3.壽命較短:有機(jī)太陽能電池的壽命相對較短,一般在10年左右,遠(yuǎn)低于晶硅太陽能電池的25年以上。有機(jī)太陽能電池應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)太陽能電池有機(jī)太陽能電池應(yīng)用領(lǐng)域便攜式電子設(shè)備供電1.有機(jī)太陽能電池可為各種便攜式電子設(shè)備提供電力,如手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等。2.有機(jī)太陽能電池具有輕薄、柔韌性好等特點(diǎn),可直接集成到電子設(shè)備上,方便攜帶和使用。3.隨著有機(jī)太陽能電池效率的不斷提高,其成本也將進(jìn)一步降低,有望成為便攜式電子設(shè)備供電的理想選擇。建筑光伏一體化(BIPV)1.有機(jī)太陽能電池可與建筑材料相結(jié)合,形成建筑光伏一體化(BIPV)系統(tǒng)。2.BIPV系統(tǒng)可為建筑提供電力,同時具有隔熱、降噪等功能,有助于提高建筑的能源效率。3.隨著有機(jī)太陽能電池透明度和效率的不斷提高,BIPV系統(tǒng)將成為未來建筑節(jié)能的重要技術(shù)之一。有機(jī)太陽能電池應(yīng)用領(lǐng)域可穿戴設(shè)備供電1.有機(jī)太陽能電池可為各種可穿戴設(shè)備提供電力,如智能手表、智能眼鏡、健康監(jiān)測設(shè)備等。2.有機(jī)太陽能電池具有輕薄、柔韌性好等特點(diǎn),可直接集成到可穿戴設(shè)備上,佩戴舒適。3.隨著有機(jī)太陽能電池效率的不斷提高,其成本也將進(jìn)一步降低,有望成為可穿戴設(shè)備供電的理想選擇。農(nóng)業(yè)溫室大棚供電1.有機(jī)太陽能電池可為農(nóng)業(yè)溫室大棚提供電力,滿足棚內(nèi)照明、灌溉、通風(fēng)等用電需求。2.有機(jī)太陽能電池具有半透明性,可讓部分陽光透過,滿足作物光合作用的需求。3.隨著有機(jī)太陽能電池成本的不斷降低,其在農(nóng)業(yè)溫室大棚中的應(yīng)用將更加廣泛。有機(jī)太陽能電池應(yīng)用領(lǐng)域太空太陽能電池1.有機(jī)太陽能電池具有重量輕、薄、柔韌性好的特點(diǎn),非常適合在太空環(huán)境中使用。2.有機(jī)太陽能電池可為衛(wèi)星、空間站等航天器提供電力,減少對地面電力的依賴。3.隨著有機(jī)太陽能電池技術(shù)的發(fā)展,其效率不斷提高,有望在未來太空探索中發(fā)揮重要作用。物聯(lián)網(wǎng)供電1.有機(jī)太陽能電池可為各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供電力,如傳感器、智能家居設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備等。2.有機(jī)太陽能電池具有低成本、便于集成等特點(diǎn),適合大規(guī)模應(yīng)用。3.隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,對有機(jī)太陽能電池的需求也將不斷增加。有機(jī)太陽能電池發(fā)展趨勢有機(jī)太陽能電池#.有機(jī)太陽能電池發(fā)展趨勢有機(jī)太陽能電池效率提升1.新型材料和器件結(jié)構(gòu):探索新穎有機(jī)材料,優(yōu)化有機(jī)太陽能電池的吸收光譜范圍和光電性能,通過改進(jìn)器件結(jié)構(gòu)和電極材料,降低器件的載流子復(fù)合損失和提高電荷傳輸效率。2.界面工程:研究有機(jī)太陽能電池活性層與電極之間的界面特性,優(yōu)化界面能級匹配和電荷傳輸效率,發(fā)展新的界面改性技術(shù),如引入界面鈍化層、調(diào)節(jié)界面取向等,以減少界面缺陷和載流子復(fù)合。3.光學(xué)優(yōu)化:改進(jìn)電極和封裝材料的設(shè)計(jì),提高有機(jī)太陽能電池的光透過率和減少光反射,探索光學(xué)增強(qiáng)技術(shù),如等離子體激元增強(qiáng)、納米光柵增強(qiáng)等,以提高光學(xué)吸收效率。有機(jī)太陽能電池穩(wěn)定性提高1.材料穩(wěn)定性:開發(fā)具有高穩(wěn)定性的有機(jī)材料,如非富勒烯受體材料、共軛聚合物材料、含有穩(wěn)定基團(tuán)的有機(jī)半導(dǎo)體材料等,研究有機(jī)材料的降解機(jī)理,并發(fā)展針對性保護(hù)策略。2.器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化:采用更穩(wěn)定的電極材料和封裝材料,減少器件的氧氣和水汽滲透,探索新的器件結(jié)構(gòu),如疊層結(jié)構(gòu)、串聯(lián)結(jié)構(gòu)等,以提高器件的穩(wěn)定性。3.環(huán)境適應(yīng)性:研究有機(jī)太陽能電池在不同環(huán)境條件下的性能變化,如溫度、濕度、光照強(qiáng)度等,開發(fā)可適應(yīng)不同環(huán)境條件的有機(jī)太陽能電池產(chǎn)品,如柔性有機(jī)太陽能電池、透明有機(jī)太陽能電池等。#.有機(jī)太陽能電池發(fā)展趨勢1.材料成本降低:開發(fā)低成本的有機(jī)材料和溶劑,探索新型合成方法和purification技術(shù),以降低有機(jī)材料的制造成本。2.工藝優(yōu)化:改進(jìn)有機(jī)太陽能電池的制備工藝,如薄膜沉積技術(shù)、印刷技術(shù)等,簡化工藝流程和降低工藝成本,探索新型制造技術(shù),如輥對輥印刷技術(shù)、噴墨打印技術(shù)等,以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和降低制造成本。3.模塊設(shè)計(jì)優(yōu)化:設(shè)計(jì)和優(yōu)化有機(jī)太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)和封裝方式,降低模塊成本和提高模塊可靠性,探索新型模塊設(shè)計(jì),如柔性模塊、透明模塊等,以適應(yīng)不同應(yīng)用場景和降低成本。有機(jī)太陽能電池柔性化和輕薄化1.柔性基底材料:發(fā)展新型柔性基底材料,如塑料薄膜、金屬箔、紡織材料等,以實(shí)現(xiàn)有機(jī)太陽能電池的柔性化,研究柔性基底材料的表面改性技術(shù),提高有機(jī)半導(dǎo)體的附著力和穩(wěn)定性。2.輕薄設(shè)計(jì):探索輕薄型有機(jī)太陽能電池的設(shè)計(jì)和制造方法,如薄膜沉積技術(shù)、印刷技術(shù)等,發(fā)展新型輕薄材料和器件結(jié)構(gòu),以減輕有機(jī)太陽能電池的重量和厚度。3.應(yīng)用拓展:將柔性和輕薄的有機(jī)太陽能電池應(yīng)用于各種新興領(lǐng)域,如可穿戴電子設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、建筑一體化光伏等,探索有機(jī)太陽能電池在柔性電子、智能家居、無人機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。有機(jī)太陽能電池制造成本降低#.有機(jī)太陽能電池發(fā)展趨勢有機(jī)太陽能電池透明化1.透明電極材料:發(fā)展新型透明電極材料,如摻雜氧化物薄膜、金屬網(wǎng)格電極、碳納米管電極等,研究透明電極材料的表面改性技術(shù),提高透明度和電導(dǎo)率。2.半透明有機(jī)材料:探索新型半透明有機(jī)材料,如寬帶隙有機(jī)半導(dǎo)體、共軛聚合物等,研究半透明有機(jī)材料的光學(xué)特性和電荷傳輸性能,優(yōu)化其透明度和光電性能。3.器件設(shè)計(jì)優(yōu)化:優(yōu)化透明有機(jī)太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)和封裝方式,減少光反射和透射損失,探索新型器件設(shè)計(jì),如串聯(lián)結(jié)構(gòu)、疊層結(jié)構(gòu)等,以提高透明度和光電性能。有機(jī)太陽能電池鈣鈦礦材料應(yīng)用1.鈣鈦礦材料研究:探索鈣鈦礦材料的新型組分、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和摻雜策略,提高鈣鈦礦材料的光電性能和穩(wěn)定性,研究鈣鈦礦材料的降解機(jī)理,并發(fā)展針對性保護(hù)策略。2.鈣鈦礦太陽能電池器件優(yōu)化:優(yōu)化鈣鈦礦太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)和電極材料,提高鈣鈦礦太陽能電池的光電性能和穩(wěn)定性,探索新型鈣鈦礦太陽能電池器件結(jié)構(gòu),如疊層結(jié)構(gòu)、串聯(lián)結(jié)構(gòu)等,以進(jìn)一步提高鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。有機(jī)太陽能電池面臨的挑戰(zhàn)有機(jī)太陽能電池有機(jī)太陽能電池面臨的挑戰(zhàn)能量轉(zhuǎn)換效率低下1.有機(jī)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率通常較低,通常在10%-20%

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