有機太陽能電池

1、有機太陽能電池有機太陽能電池簡介 有機太陽能電池，顧名思義，就是由有機材料構成核心部分的太陽能電池。主要是以具有光敏性質的有機物作為半導體的材料，以光伏效應而產(chǎn)生電壓形成電流, 實現(xiàn)太陽能發(fā)電的效果. 由于無機硅太陽能電池的材料生產(chǎn)成本高，污染大、能耗高，尋找新型太陽能電池材料和低成本制造技術便成為人們研究太陽能電池技術的目標 。有機太陽能材料和電池制備技術有望成為低成本制造的選擇之一 。有機太陽能電池工作原理 當太陽光照射到光伏電池上時，電池吸收光能，產(chǎn)生電子-空穴對。在內(nèi)建電場的作用下，光生電子和空穴被分離，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，產(chǎn)生“光生電壓”太陽能電池結構 1.單層太陽能電池 2

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

3、/PV/Ag)，其電池轉換效率約為1%。陰極DAGlass陽極光照體摻雜太陽電池結構圖體摻雜太陽電池結構圖體摻雜太陽電池原理圖體摻雜太陽電池原理圖3.體摻雜型太陽能電池體摻雜型太陽能電池陰極NPGlass陽極I光照P-I-N型太陽電池結構圖型太陽電池結構圖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中間層陽極疊層太陽電池結構圖疊層太陽電池結構圖5.疊層太陽能電池 疊層太陽電池的一大特點是高電壓小電流，即其總的開路電壓近似等于各個單層電池的開路電壓之和，而短路電流則等于各個電池中短路電流最小值

4、，所以在疊層太陽能電池設計時頂層和底層電池的電流匹配是關鍵因素。有機太陽能電池給體、受體材料常用的一些有機施主材料（空穴傳導層）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受主材料（電子傳導層）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這兩個構成的電池效率最高有機太陽能電池效率影響因素有機太陽能電池優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點

7、成本低成本低質量輕質量輕材料來源廣泛材料來源廣泛制備工藝簡單制備工藝簡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整材料的光及電特性可調整缺點缺點 效率低效率低 壽命短壽命短提高有機太陽能電池能量轉化率的該進方案 優(yōu)化表面結構，將電池表面反射的光重新聚集進入電池； 使用反射鍍膜復活光子和制造多結多禁帶結構電池捕獲寬波長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擊已獲得最大填充因子和較大光電流； 制造由納米級材料組成的光電池。納米材料是由超細微粒組成的，其邊界區(qū)的體積大約是材料總體積的 50%，這樣的結構可能會帶來神奇性能。有機光伏電

8、池的應用 1、與傳統(tǒng)硅電池相比，有機光伏電池更輕薄，在同等體積的情況下，展開后的受光面積會大大增加。因此，可將有機光伏電池可以應用于通信衛(wèi)星中，提高光電利用率。 2、由于其輕薄柔軟易攜帶的特性，有機光伏電池不久將能給微型電腦、數(shù)碼音樂播放器、無線鼠標等小型電子設備提供能源。 3、在衣服表層嵌入輕薄柔軟的有機光伏電池與有機發(fā)光材料，將太陽能轉化為電能并儲存，冬天可發(fā)熱保暖，衣服在夜間也會發(fā)出各種色的可見光，使人們的衣服更加絢麗。 4、將有機光伏電池應用在柔性顯示器中，其廉價的成本、輕薄、環(huán)保、可折疊的性能比其它電池具有更大的優(yōu)勢。采用有機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，有機太陽能電池與OLED技術的結合可用于集多種通訊能力于一體的護腕式通訊設備，實時觀看視頻和圖形信息，適合陸軍進行野戰(zhàn)評估。 6、遼寧西北部地區(qū)沙化土地上進行發(fā)電外，還可以用于