有機(jī)太陽(yáng)能電池

1、有機(jī)太陽(yáng)能電池有機(jī)太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介 有機(jī)太陽(yáng)能電池，顧名思義，就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽(yáng)能電池。主要是以具有光敏性質(zhì)的有機(jī)物作為半導(dǎo)體的材料，以光伏效應(yīng)而產(chǎn)生電壓形成電流, 實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的效果. 由于無(wú)機(jī)硅太陽(yáng)能電池的材料生產(chǎn)成本高，污染大、能耗高，尋找新型太陽(yáng)能電池材料和低成本制造技術(shù)便成為人們研究太陽(yáng)能電池技術(shù)的目標(biāo) 。有機(jī)太陽(yáng)能材料和電池制備技術(shù)有望成為低成本制造的選擇之一 。有機(jī)太陽(yáng)能電池工作原理 當(dāng)太陽(yáng)光照射到光伏電池上時(shí)，電池吸收光能，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，光生電子和空穴被分離，電池兩端出現(xiàn)異號(hào)電荷的積累，產(chǎn)生“光生電壓”太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu) 1.單層太陽(yáng)能電池 2

2、.雙層太陽(yáng)能電池 3.體摻雜型太陽(yáng)能電池 4.P-I-N型太陽(yáng)電池 5.疊層太陽(yáng)能電池半透明金屬電極層（或ITO）有機(jī)層金屬電極層光光照照單層太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖單層太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖Glass單層太陽(yáng)電池原理圖單層太陽(yáng)電池原理圖:workfunction, : electron affinity, IP: ionisation potential, Eg: optical bandgap.1.單層太陽(yáng)能電池（肖特基型）陰極ADGlass陽(yáng)極雙層太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖D：給體A：受體雙層太陽(yáng)電池原理圖2.雙層太陽(yáng)能電池雙層太陽(yáng)能電池 此種結(jié)構(gòu)在1986年，由柯達(dá)公司的C.W.Tang首先提出 (ITO/CuPc

3、/PV/Ag)，其電池轉(zhuǎn)換效率約為1%。陰極DAGlass陽(yáng)極光照體摻雜太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖體摻雜太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖體摻雜太陽(yáng)電池原理圖體摻雜太陽(yáng)電池原理圖3.體摻雜型太陽(yáng)能電池體摻雜型太陽(yáng)能電池陰極NPGlass陽(yáng)極I光照P-I-N型太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖型太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖P層：空穴傳輸層（HTL）I層：電子傳輸層（ETL）4.加入電子和空穴傳輸層加入電子和空穴傳輸層陰極Active layerActive layer中間層陽(yáng)極疊層太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖疊層太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖5.疊層太陽(yáng)能電池 疊層太陽(yáng)電池的一大特點(diǎn)是高電壓小電流，即其總的開(kāi)路電壓近似等于各個(gè)單層電池的開(kāi)路電壓之和，而短路電流則等于各個(gè)電池中短路電流最小值

4、，所以在疊層太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)時(shí)頂層和底層電池的電流匹配是關(guān)鍵因素。有機(jī)太陽(yáng)能電池給體、受體材料常用的一些有機(jī)施主材料（空穴傳導(dǎo)層）CuPc Copper Phthalocyanine 酞菁銅ZnPc Zinc Phthalocyanine 酞菁鋅Pentacene 并五苯DCV5T ,-bis-(2,2-dicyanovinyl)-quinquethiophene ,-二氰基-五噻吩P3HT Poly 3-hexylthiophene 聚3-乙基噻吩PTCDA 3,4,9,10-perylenetertracarboxylic dianhydride 3,4,9,10-四羥基二萘嵌苯-二酐PPV

5、 Ploy p-phenylenevinylene 聚p-亞苯基乙烯撐PEDOT:PSS Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) 聚苯乙烯磺酸/聚3,4-乙撐二氧噻吩 (水溶性)TPD N,N-bis(3-methylphenyl)-N,N-diphenylbenzidine 聚苯乙烯(PS)三苯基二胺常用的一些有機(jī)受主材料（電子傳導(dǎo)層）Alq3 Tri( 8-Quinoli-Nolato) Aluminum 8-羥基喹啉鋁C60 Bulkfullerene 富勒烯碳60PTCBI 3, 4,9,10-perylenete

6、tracarboxylic-bis-benzimidazole3 ,4,9,10-四羥基二萘嵌苯-二苯并咪唑PV Perylene tetracarboxylic derivative 四羥基二萘嵌苯衍生物1,4-DAAQ 1,4-diaminoanthraquinone 1,4-二氨基蒽醌NPTC Perylene diamine 二胺-二萘嵌苯PCBM Polymer/6,6-phenyl-C61 butyric acid methylester 聚6,6苯基-碳61-丁酸甲酯目前用的最多的還是P3HT和PCBM這兩個(gè)構(gòu)成的電池效率最高有機(jī)太陽(yáng)能電池效率影響因素有機(jī)太陽(yáng)能電池優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)

7、成本低成本低質(zhì)量輕質(zhì)量輕材料來(lái)源廣泛材料來(lái)源廣泛制備工藝簡(jiǎn)單制備工藝簡(jiǎn)單可做在柔性襯底上可做在柔性襯底上可大面積生產(chǎn)可大面積生產(chǎn)材料的光及電特性可調(diào)整材料的光及電特性可調(diào)整缺點(diǎn)缺點(diǎn) 效率低效率低 壽命短壽命短提高有機(jī)太陽(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)化率的該進(jìn)方案 優(yōu)化表面結(jié)構(gòu)，將電池表面反射的光重新聚集進(jìn)入電池； 使用反射鍍膜復(fù)活光子和制造多結(jié)多禁帶結(jié)構(gòu)電池捕獲寬波長(zhǎng)的光子從而獲得合理的光子吸收率； 使用低電阻率和小覆蓋面的金屬作為前點(diǎn)擊已獲得最大填充因子和較大光電流； 制造由納米級(jí)材料組成的光電池。納米材料是由超細(xì)微粒組成的，其邊界區(qū)的體積大約是材料總體積的 50%，這樣的結(jié)構(gòu)可能會(huì)帶來(lái)神奇性能。有機(jī)光伏電

8、池的應(yīng)用 1、與傳統(tǒng)硅電池相比，有機(jī)光伏電池更輕薄，在同等體積的情況下，展開(kāi)后的受光面積會(huì)大大增加。因此，可將有機(jī)光伏電池可以應(yīng)用于通信衛(wèi)星中，提高光電利用率。 2、由于其輕薄柔軟易攜帶的特性，有機(jī)光伏電池不久將能給微型電腦、數(shù)碼音樂(lè)播放器、無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)等小型電子設(shè)備提供能源。 3、在衣服表層嵌入輕薄柔軟的有機(jī)光伏電池與有機(jī)發(fā)光材料，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存，冬天可發(fā)熱保暖，衣服在夜間也會(huì)發(fā)出各種色的可見(jiàn)光，使人們的衣服更加絢麗。 4、將有機(jī)光伏電池應(yīng)用在柔性顯示器中，其廉價(jià)的成本、輕薄、環(huán)保、可折疊的性能比其它電池具有更大的優(yōu)勢(shì)。采用有機(jī)光伏電池作為電源給OLED屏幕供電，其輕便性能可以減輕重量，使得頭戴式顯示器更加人性化。5、在軍事方面，有機(jī)太陽(yáng)能電池與OLED技術(shù)的結(jié)合可用于集多種通訊能力于一體的護(hù)腕式通訊設(shè)備，實(shí)時(shí)觀(guān)看視頻和圖形信息，適合陸軍進(jìn)行野戰(zhàn)評(píng)估。 6、遼寧西北部地區(qū)沙化土地上進(jìn)行發(fā)電外，還可以用于