第六章太陽能

1、第六章太陽能 聚合物太陽能電池聚合物太陽能電池 第六章太陽能 第六章太陽能 第六章太陽能 第一個太陽能電池：第一個太陽能電池：19541954年，貝爾實驗室年，貝爾實驗室 第一代：基于無機半導(dǎo)體晶片，采用多晶，單晶硅及第一代：基于無機半導(dǎo)體晶片，采用多晶，單晶硅及GaAsGaAs晶晶 體等。體等。 第二代：基于薄膜技術(shù)，主要采用多晶硅，非晶硅，碲化鎘第二代：基于薄膜技術(shù)，主要采用多晶硅，非晶硅，碲化鎘 等。等。 第三代：疊層太陽能電池，染料敏化納米晶太陽能電池，有第三代：疊層太陽能電池，染料敏化納米晶太陽能電池，有 機聚合物太陽能電池等機聚合物太陽能電池等 第六章太陽能 第六章太陽能 分子吸收

2、光子后到激發(fā)單線態(tài)，最后回到基態(tài)，發(fā)出熒光分子吸收光子后到激發(fā)單線態(tài)，最后回到基態(tài)，發(fā)出熒光 S1- S0 + hv1 如果激發(fā)單線態(tài)分子的電子經(jīng)受一個自旋轉(zhuǎn)變，就產(chǎn)生了一個激發(fā)三線如果激發(fā)單線態(tài)分子的電子經(jīng)受一個自旋轉(zhuǎn)變，就產(chǎn)生了一個激發(fā)三線 態(tài)分子態(tài)分子 S1- T1 從激發(fā)三線態(tài)回到基態(tài)被稱為磷光從激發(fā)三線態(tài)回到基態(tài)被稱為磷光 T1- S0 + hv2 如果兩個激發(fā)三線態(tài)分子彼此十分靠近，引起電子自旋的轉(zhuǎn)變，一個分如果兩個激發(fā)三線態(tài)分子彼此十分靠近，引起電子自旋的轉(zhuǎn)變，一個分 子變成單線激發(fā)態(tài)，而另一個回到基態(tài)子變成單線激發(fā)態(tài)，而另一個回到基態(tài) T1 + T1 - S0 +S1 (三線態(tài)

3、三線態(tài)-三線態(tài)湮滅三線態(tài)湮滅) 兩個相同鄰近的分子或在同一個分子上的兩個相鄰?fù)瑯拥陌l(fā)色團，其中兩個相同鄰近的分子或在同一個分子上的兩個相鄰?fù)瑯拥陌l(fā)色團，其中 一個處于基態(tài)，而另一個在激發(fā)態(tài)，能夠偶合形成一個激發(fā)的二聚體被一個處于基態(tài)，而另一個在激發(fā)態(tài)，能夠偶合形成一個激發(fā)的二聚體被 稱為基激子。稱為基激子。 S1 + S0 - (S0S1)* (基激子基激子) 如果上述偶合激發(fā)單元由不同的分子或官能團組成，就稱為基激復(fù)合物。如果上述偶合激發(fā)單元由不同的分子或官能團組成，就稱為基激復(fù)合物。 第六章太陽能 光子的吸收光子的吸收 在大多數(shù)有機在大多數(shù)有機/ /聚合物器件中，只有一小部分入射光被聚合物

4、器件中，只有一小部分入射光被 器件吸收，主要是因為：器件吸收，主要是因為：1 1）多數(shù)聚合物半導(dǎo)體的能隙大）多數(shù)聚合物半導(dǎo)體的能隙大 于于2 eV, 2 eV, 所以只能吸收地面上大約所以只能吸收地面上大約30%30%的太陽輻射。的太陽輻射。 2 2） 有機層太薄，激子的遷移要求膜厚約有機層太薄，激子的遷移要求膜厚約100 nm 100 nm 。有機。有機/ /聚聚 合物材料的吸收要比硅高得多，如果用背反射電極，并合物材料的吸收要比硅高得多，如果用背反射電極，并 覆蓋覆蓋100 nm100 nm厚的聚合物膜，則吸收率可以達到厚的聚合物膜，則吸收率可以達到60-90%60-90%。 3 3）反射

5、損失（在有機太陽能電池工藝中，使用減反射涂）反射損失（在有機太陽能電池工藝中，使用減反射涂 層效果非常好）。層效果非常好）。 第六章太陽能 激子擴散激子擴散 光生激子必須擴散到給體光生激子必須擴散到給體/ /受體界面，才能發(fā)生電荷分受體界面，才能發(fā)生電荷分 離，如果激子在擴散過程中復(fù)合就會造成能量的損失。激離，如果激子在擴散過程中復(fù)合就會造成能量的損失。激 子在聚合物中的擴散距離約為子在聚合物中的擴散距離約為10 nm. 10 nm. 但有些染料，如苝，但有些染料，如苝， 其激子擴散長度可達幾百納米。其激子擴散長度可達幾百納米。 第六章太陽能 電荷分離電荷分離 電荷分離就是指激子離解成自由載流

6、子：電子和空穴。電荷分離就是指激子離解成自由載流子：電子和空穴。 通常發(fā)生在有機半導(dǎo)體通常發(fā)生在有機半導(dǎo)體/ /金屬界面，聚合物金屬界面，聚合物/ /金屬界面，金屬界面， 或發(fā)生在具有較大親合勢（或發(fā)生在具有較大親合勢（EAEA）和離解勢（）和離解勢（IAIA）的材）的材 料界面。對于前者被稱為電子接受體，而后者被稱為電料界面。對于前者被稱為電子接受體，而后者被稱為電 子給予體。如果子給予體。如果EAEA和和IAIA不是很大，激子會躍遷到低能不是很大，激子會躍遷到低能 隙的材料上而不是發(fā)生電荷分離，最后激子將復(fù)合，對隙的材料上而不是發(fā)生電荷分離，最后激子將復(fù)合，對 光生電流沒有貢獻。光生電流沒

7、有貢獻。 第六章太陽能 光生載流子的傳輸，復(fù)合與收集光生載流子的傳輸，復(fù)合與收集 電荷遷移數(shù)（電荷遷移數(shù)（ ） （1 1） 在聚合物中，載流子的遷移率一般很低（在聚合物中，載流子的遷移率一般很低（ 1010-4 -4 cmcm2 2V V-1 -1s s-1-1） ）；電荷的遷移數(shù)隨著溫度或場強的增大而電荷的遷移數(shù)隨著溫度或場強的增大而 增大。增大。 （2 2）從電荷分離到被電極收集的過程中，電荷傳輸受）從電荷分離到被電極收集的過程中，電荷傳輸受 到復(fù)合的影響，特別是一種材料既充當電子傳輸又充到復(fù)合的影響，特別是一種材料既充當電子傳輸又充 當空穴傳輸材料時。當空穴傳輸材料時。 載流子在傳輸過程

8、中與原子或離載流子在傳輸過程中與原子或離 子的相互作用將減緩運動速度，從而使其電流受到限子的相互作用將減緩運動速度，從而使其電流受到限 制。制。 第六章太陽能 （3 3） 在光照射結(jié)束時，光電流衰減時間從毫秒到幾秒，除在光照射結(jié)束時，光電流衰減時間從毫秒到幾秒，除 了直接的電子了直接的電子- -空穴復(fù)合外，電子和空穴直接轉(zhuǎn)移產(chǎn)生能量，空穴復(fù)合外，電子和空穴直接轉(zhuǎn)移產(chǎn)生能量， 從而形成單線態(tài)或三線態(tài)激子，它們的輻射衰減伴隨著大量從而形成單線態(tài)或三線態(tài)激子，它們的輻射衰減伴隨著大量 光子的釋放，從而易于與相反電荷復(fù)合。光子的釋放，從而易于與相反電荷復(fù)合。 （4 4） 為了到達各自的收集電極，電子和

9、空穴要穿過有機半為了到達各自的收集電極，電子和空穴要穿過有機半 導(dǎo)體層與金屬電極界面上的勢壘（產(chǎn)生串聯(lián)電阻導(dǎo)體層與金屬電極界面上的勢壘（產(chǎn)生串聯(lián)電阻RsRs）。）。 激激 子和自由載流子在有機材料中的傳輸常常要從一個分子躍遷子和自由載流子在有機材料中的傳輸常常要從一個分子躍遷 到另一個分子。因此到另一個分子。因此 ，分子之間結(jié)合緊密有利于縮短載流，分子之間結(jié)合緊密有利于縮短載流 子的躍遷距離，因此，平面型分子比三維立體形分子更有利子的躍遷距離，因此，平面型分子比三維立體形分子更有利 于載流子的傳輸。于載流子的傳輸。 第六章太陽能 太陽能電池的太陽能電池的J-V J-V 特性特性 太陽能電池的輸

10、出特性一般用電流太陽能電池的輸出特性一般用電流- -電壓（電壓（J-J- V V）曲線表示：）曲線表示： 第六章太陽能 開路電壓開路電壓 光電池的外回路斷開，在光電池中產(chǎn)生的載流子全部在異光電池的外回路斷開，在光電池中產(chǎn)生的載流子全部在異 質(zhì)結(jié)附近積累，最大限度來補償結(jié)點的接觸勢壘，于是產(chǎn)生質(zhì)結(jié)附近積累，最大限度來補償結(jié)點的接觸勢壘，于是產(chǎn)生 了數(shù)值最大的光生電動勢。了數(shù)值最大的光生電動勢。 有機聚合物光電池的開路電壓與給體和受體的材料種類，有機聚合物光電池的開路電壓與給體和受體的材料種類， 混合時的濃度，器件的電極結(jié)構(gòu)等因數(shù)有關(guān)。對于結(jié)構(gòu)是混合時的濃度，器件的電極結(jié)構(gòu)等因數(shù)有關(guān)。對于結(jié)構(gòu)是

11、ITO/Polymer/Metal ITO/Polymer/Metal 的電層聚合物電池，其開路電壓由正的電層聚合物電池，其開路電壓由正 負電極的功函數(shù)差產(chǎn)生。對于給體負電極的功函數(shù)差產(chǎn)生。對于給體- -受體異質(zhì)結(jié)型太陽能電池，受體異質(zhì)結(jié)型太陽能電池， 其開路電壓來源于電子給體最高占有軌道其開路電壓來源于電子給體最高占有軌道HOMOHOMO與電子受體與電子受體 最底空軌道最底空軌道LUMOLUMO的能級差。的能級差。 第六章太陽能 短路電流短路電流 短路電流密度是指的是在太陽能電池正負極短路時的電流。短路電流密度是指的是在太陽能電池正負極短路時的電流。 此時，被異質(zhì)結(jié)分開的載流子將不可能在異質(zhì)

12、結(jié)處積累，而此時，被異質(zhì)結(jié)分開的載流子將不可能在異質(zhì)結(jié)處積累，而 全部流經(jīng)外回路，因此，產(chǎn)生了最大的光生電流。全部流經(jīng)外回路，因此，產(chǎn)生了最大的光生電流。 短路電流與器件的制作工藝有密切關(guān)系，良好的制作工藝短路電流與器件的制作工藝有密切關(guān)系，良好的制作工藝 能形成高性能的膜，從而減少了電池的串聯(lián)電阻，增加短路能形成高性能的膜，從而減少了電池的串聯(lián)電阻，增加短路 電流。電流。 不同比例的給體和受體材料，能產(chǎn)生不同的空穴與電子的不同比例的給體和受體材料，能產(chǎn)生不同的空穴與電子的 傳輸通道，能改變短路電流。傳輸通道，能改變短路電流。 不同的溶劑，能影響共混材料的分子堆積形態(tài)，也能影響不同的溶劑，能影

13、響共混材料的分子堆積形態(tài)，也能影響 器件的性能。器件的性能。 不同的后處理方法，特別是熱處理對聚合物給體的性能有不同的后處理方法，特別是熱處理對聚合物給體的性能有 很大影響，從而能影響短路電流。例如，熱處理可以增加聚很大影響，從而能影響短路電流。例如，熱處理可以增加聚 （3-3-烷基噻吩）電池的短路電流。烷基噻吩）電池的短路電流。 短路電流還隨著入射光強的增強而增大，如果是線性增長，短路電流還隨著入射光強的增強而增大，如果是線性增長， 可以說明電池是給體與受體的單分子復(fù)合。可以說明電池是給體與受體的單分子復(fù)合。 第六章太陽能 短路電流短路電流 The external quantum effi

14、ciency (EQE) of a device is defined by the ratio of the collected electrons to the incident photons. PAM1.5G= 100 mW/cm2 AM為大氣質(zhì)量，是指太陽光束穿過大氣層的光學(xué)路徑，為大氣質(zhì)量，是指太陽光束穿過大氣層的光學(xué)路徑， 以該光學(xué)路徑與太陽在天頂時其光束到達海平面所通過的以該光學(xué)路徑與太陽在天頂時其光束到達海平面所通過的 光學(xué)路徑的比值表示光學(xué)路徑的比值表示 第六章太陽能 第六章太陽能 填充因子（填充因子（Fill Factor, FFFill Factor, FF） 填充因子

15、定義為光電池提供最大功率與填充因子定義為光電池提供最大功率與J Jsc sc V Vococ 之比。 之比。 沒有量綱。它表示的是光電池能夠?qū)ν馓峁┳畲蠊β蕸]有量綱。它表示的是光電池能夠?qū)ν馓峁┳畲蠊β?的能力，是全面衡量太陽能電池品質(zhì)的參數(shù)，由電池的能力，是全面衡量太陽能電池品質(zhì)的參數(shù)，由電池 的串聯(lián)電阻（的串聯(lián)電阻（RsRs）和并聯(lián)電阻（）和并聯(lián)電阻（RshRsh）決定。）決定。 FF=1FF=1意味著是理想的太陽能電池特性，一般說來，意味著是理想的太陽能電池特性，一般說來， FFFF均小于均小于1 1。 第六章太陽能 要提高填充因子就要降低串聯(lián)電阻，可以在器件制作要提高填充因子就要降低串

16、聯(lián)電阻，可以在器件制作 時將膜的厚度變薄，提高膜的質(zhì)量。在時將膜的厚度變薄，提高膜的質(zhì)量。在ITOITO與活性層之間與活性層之間 引入引入PEDOTPEDOT：PSSPSS薄層可以明顯提高填充因子，因為薄層可以明顯提高填充因子，因為 PEDOT:PSSPEDOT:PSS的能級介于的能級介于ITOITO與電子給體的與電子給體的HOMOHOMO之間，之間， 有利于空穴的傳輸，減少串聯(lián)電阻。在陰極與活性層之間有利于空穴的傳輸，減少串聯(lián)電阻。在陰極與活性層之間 引入引入LiFLiF或或BaBa也可以提高填充因子。這是因為，這些材料也可以提高填充因子。這是因為，這些材料 的引入能使陰極與受體的的引入能使

17、陰極與受體的LUMOLUMO能形成歐姆接觸，減少了能形成歐姆接觸，減少了 串聯(lián)電阻。串聯(lián)電阻。 第六章太陽能 聚合物太陽能電池的光譜特性聚合物太陽能電池的光譜特性 太陽能電池并非能把任何一種波長的光都能同樣轉(zhuǎn)變成太陽能電池并非能把任何一種波長的光都能同樣轉(zhuǎn)變成 電能，由于光的波長不同轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿谋壤煌?，這種特電能，由于光的波長不同轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿谋壤煌?，這種特 性稱為太陽能電池的光譜特性。性稱為太陽能電池的光譜特性。 光譜特性通常用光量子效率來表示。其計算方法是在單光譜特性通常用光量子效率來表示。其計算方法是在單 色光的照射下，光生電子數(shù)與光量子數(shù)的比。色光的照射下，光生電子數(shù)與光量子數(shù)的比。

18、 IPCE= 1240 Jsc/(Pin) Jsc是電流密度（是電流密度（ A/cm2）; Pin 是入射光強（是入射光強（W/cm2）; 是入射光的波長（是入射光的波長（nm）。）。 作為太陽能的轉(zhuǎn)換器件，我們希望電池的光譜特性與太作為太陽能的轉(zhuǎn)換器件，我們希望電池的光譜特性與太 陽光的光譜相匹配，為此，要在太陽能電池中添加光敏劑陽光的光譜相匹配，為此，要在太陽能電池中添加光敏劑 以提高器件的光吸收。以提高器件的光吸收。 第六章太陽能 電池的結(jié)構(gòu)電池的結(jié)構(gòu) 單層太陽能電池單層太陽能電池 基于不對稱功函的金屬絕緣體金屬（基于不對稱功函的金屬絕緣體金屬（MIM）隧道二）隧道二 極管是有機半導(dǎo)體中

19、最簡單也是應(yīng)用最多的器件。在正向偏極管是有機半導(dǎo)體中最簡單也是應(yīng)用最多的器件。在正向偏 壓時，空穴從高功函的電極，電子從低功函電極注入到有機壓時，空穴從高功函的電極，電子從低功函電極注入到有機 半導(dǎo)體的半導(dǎo)體的HOMO和和LUMO能級。由于兩個電極功函的不同，能級。由于兩個電極功函的不同， 正向偏壓時的電流是反向偏壓時的幾個數(shù)量級。在表現(xiàn)出二正向偏壓時的電流是反向偏壓時的幾個數(shù)量級。在表現(xiàn)出二 極管的特性的同時還伴隨著電子和空穴在膜中的輻射復(fù)合，極管的特性的同時還伴隨著電子和空穴在膜中的輻射復(fù)合， 這就成了發(fā)光二極管。如果與此同時產(chǎn)生光生載流子，那么這就成了發(fā)光二極管。如果與此同時產(chǎn)生光生載流

20、子，那么 該器件在正向偏壓時將會發(fā)光，而在反向偏壓時將產(chǎn)生光電該器件在正向偏壓時將會發(fā)光，而在反向偏壓時將產(chǎn)生光電 流（具有雙功能）。流（具有雙功能）。 第六章太陽能 如果將該器件在反向偏壓時用做光檢測器，那么陰極和如果將該器件在反向偏壓時用做光檢測器，那么陰極和 陽極間的電勢差必須足夠大以克服光生激子的庫侖引力。陽極間的電勢差必須足夠大以克服光生激子的庫侖引力。 這種器件的光電流有限。其優(yōu)點是工藝簡單，缺點是一種這種器件的光電流有限。其優(yōu)點是工藝簡單，缺點是一種 材料的吸收很難覆蓋整個可見光波段，光作用的界面比較材料的吸收很難覆蓋整個可見光波段，光作用的界面比較 薄，正負極需要很大的功函差，

21、因此，很多光聲電子和空薄，正負極需要很大的功函差，因此，很多光聲電子和空 穴在通過有機或聚合物層時復(fù)合損失。穴在通過有機或聚合物層時復(fù)合損失。 第六章太陽能 雙層太陽能電池雙層太陽能電池 為了克服單層器件光生載流子的限制，提出了活性層為給為了克服單層器件光生載流子的限制，提出了活性層為給 體受體雙成結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，給體和受體之間形成異質(zhì)體受體雙成結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，給體和受體之間形成異質(zhì) 結(jié)，即使器件兩段用同樣的金屬電極也能表現(xiàn)出整流的電流結(jié)，即使器件兩段用同樣的金屬電極也能表現(xiàn)出整流的電流 電壓特性。電壓特性。 優(yōu)點：將內(nèi)建電場存在的結(jié)合面與金屬電極隔開，有機優(yōu)點：將內(nèi)建電場存在的結(jié)合面與金

22、屬電極隔開，有機 半導(dǎo)體與金屬的接觸為歐姆接觸。形成異質(zhì)結(jié)的半導(dǎo)體與金屬的接觸為歐姆接觸。形成異質(zhì)結(jié)的D/AD/A界面為界面為 激子的離解阱，避免了激子在電極上的失活。激子的離解阱，避免了激子在電極上的失活。 缺點：僅允許一個薄層內(nèi)激子到達并離解的缺點：僅允許一個薄層內(nèi)激子到達并離解的D/AD/A界面太小界面太小。 第六章太陽能 能量轉(zhuǎn)換效率與材料能級之間的關(guān)系能量轉(zhuǎn)換效率與材料能級之間的關(guān)系 第六章太陽能 共混型太陽能電池共混型太陽能電池 共混型本體異質(zhì)結(jié)（共混型本體異質(zhì)結(jié)（Bulk heterojunctionBulk heterojunction）器件的）器件的 特點是其活性層為給體受體

23、共混的結(jié)構(gòu)。在一定意義上，特點是其活性層為給體受體共混的結(jié)構(gòu)。在一定意義上， 這一結(jié)構(gòu)比雙層結(jié)構(gòu)的有效界面面積要大得多，從而使器這一結(jié)構(gòu)比雙層結(jié)構(gòu)的有效界面面積要大得多，從而使器 件的短路電流增大了幾個數(shù)量級，缺點是載流子的傳輸效件的短路電流增大了幾個數(shù)量級，缺點是載流子的傳輸效 率較低。率較低。 第六章太陽能 聚合物太陽能電池中常用材料聚合物太陽能電池中常用材料 電極材料電極材料 1)1)單層金屬陰極單層金屬陰極 一般來講，低功函的金屬都可用做陰極材料，如一般來講，低功函的金屬都可用做陰極材料，如Ag, Al, Ag, Al, Mg, Ca, In Mg, Ca, In 等。其中最常用的是鋁

24、。主要是考慮到它的等。其中最常用的是鋁。主要是考慮到它的 穩(wěn)定性和價格。但在聚合物光伏電池中常用鈣做陰極，穩(wěn)定性和價格。但在聚合物光伏電池中常用鈣做陰極， 這是因為多數(shù)聚合物比小分子電子傳輸材料的電子親合這是因為多數(shù)聚合物比小分子電子傳輸材料的電子親合 勢低。但是該金屬易于被氧化。勢低。但是該金屬易于被氧化。 幾種常用金屬的功函數(shù)幾種常用金屬的功函數(shù) 金屬金屬 Au Cu Cr Al In Mg Nd Ca 功函（功函（eV） 5.1 4.7 4.3 4.3 4.1 3.7 3.2 2.9 第六章太陽能 合金陰極合金陰極 目的：為了提高電極的穩(wěn)定性目的：為了提高電極的穩(wěn)定性 如：如：Mg/Mg

25、/g (10:1)g (10:1)；Li/Al (6:1000)Li/Al (6:1000)合金合金, ,它們的功函它們的功函 分別為分別為3.7 eV3.7 eV和和3.2 eV. 3.2 eV. 而穩(wěn)定性遠高于而穩(wěn)定性遠高于Al.Al. 復(fù)合陰極復(fù)合陰極 這種陰極由一層極薄的這種陰極由一層極薄的LiFLiF，LiLi2 2O, MgO, O, MgO, 或或AlAl2 2OO3 3和外面一和外面一 層的層的AlAl組成的雙層電極。組成的雙層電極。 層狀電極的電子傳輸性能比純鋁電層狀電極的電子傳輸性能比純鋁電 極有很大的提高，可以得到更高的轉(zhuǎn)換效率個更好的極有很大的提高，可以得到更高的轉(zhuǎn)換效

26、率個更好的I-VI-V特性特性 曲線。曲線。 第六章太陽能 陽極材料陽極材料 為了提高空穴的傳輸效率，要求陽極的功函數(shù)盡可能高，為了提高空穴的傳輸效率，要求陽極的功函數(shù)盡可能高， 對于太陽能電池和對于太陽能電池和LEDLED來說，一個電極至少部分透明。來說，一個電極至少部分透明。 蒸鍍的金屬電極其厚度為蒸鍍的金屬電極其厚度為15-2015-20 nmnm時半透明，厚度大約時半透明，厚度大約 50-100 nm 50-100 nm 時不透明。最普遍使用的陽極材料為時不透明。最普遍使用的陽極材料為ITOITO， ITO ITO 由由InIn2 2O O3 3 (90%) (90%)和和 SnOSn

27、O2 2 (10%) (10%)的混合物組成，費米的混合物組成，費米 能級在能級在4.5-4.9 eV4.5-4.9 eV之間。該電極在之間。該電極在400- 1000 nm 400- 1000 nm 波長波長 內(nèi)透過率達到內(nèi)透過率達到80%80%以上。此外在紫外區(qū)也有很好的透過以上。此外在紫外區(qū)也有很好的透過 率。如果有過剩的率。如果有過剩的InIn，則材料的電導(dǎo)率高。，則材料的電導(dǎo)率高。ITOITO層越厚層越厚, , 則表面電阻越低，但表面越粗糙，會導(dǎo)致有機層的短路。則表面電阻越低，但表面越粗糙，會導(dǎo)致有機層的短路。 第六章太陽能 ITOITO表面處理很重要，因為污染會增加電極的接觸電阻。

28、表面處理很重要，因為污染會增加電極的接觸電阻。 用氧等離子體處理可以使電極的功函提高用氧等離子體處理可以使電極的功函提高0.1-0.3 eV. 0.1-0.3 eV. ITOITO可以制備在聚合物基底上得到柔性的陽極材料。可以制備在聚合物基底上得到柔性的陽極材料。 水溶性水溶性PEDOT:PSSPEDOT:PSS是最常用的是最常用的ITOITO電極修飾材料。電極修飾材料。 PEDOT/PSSPEDOT/PSS的功函不受基底的限制，因此用該材料修飾的功函不受基底的限制，因此用該材料修飾 后的電極制作的器件的重復(fù)性好。后的電極制作的器件的重復(fù)性好。 PEDOT:PSSPEDOT:PSS改善了活改善

29、了活 性層與性層與ITOITO之間的界面，也可以改善電池外量子效率曲線的之間的界面，也可以改善電池外量子效率曲線的 形狀，這可能是形狀，這可能是PSSPSS的摻雜作用。的摻雜作用。 第六章太陽能 光活性材料光活性材料 聚合物材料聚合物材料 PPV, MEH-PPV, P3HT, PPy, PANI, PPV, MEH-PPV, P3HT, PPy, PANI, 聚芴等。聚芴等。 聚噻吩衍生物具有較高的共軛長度，高的載流子遷移率，易于合成，聚噻吩衍生物具有較高的共軛長度，高的載流子遷移率，易于合成， 并且具有較好的熱穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性。并且具有較好的熱穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性。 一些具有吸電子基團的聚

30、合物可以作為電子接受體，例如一些具有吸電子基團的聚合物可以作為電子接受體，例如MEH-MEH- CN-PPVCN-PPV作為接受體可以制得轉(zhuǎn)換效率達到作為接受體可以制得轉(zhuǎn)換效率達到.9%.9%的太陽能電池。的太陽能電池。 第六章太陽能 其他材料其他材料 第六章太陽能 ）有機小分子材料）有機小分子材料 目前在光伏器件中常用的小分子材料主要有苝類，酞氰目前在光伏器件中常用的小分子材料主要有苝類，酞氰 類，類， C60C60及其衍生物。及其衍生物。 半導(dǎo)體納米晶。半導(dǎo)體納米晶。 CdSeCdSe納米晶與聚（納米晶與聚（3-3-烷基噻吩）混合，得到吸收好，轉(zhuǎn)換烷基噻吩）混合，得到吸收好，轉(zhuǎn)換 效率達效

31、率達1.1.的太陽能電池器件。的太陽能電池器件。 第六章太陽能 電池串聯(lián)方式電池串聯(lián)方式 第六章太陽能 第六章太陽能 第六章太陽能 Morphology 第六章太陽能 Increasing crystallinity by solvent annealing 第六章太陽能 Other devices A: several cells absorbing different lights B: stretchable devices C: PV using the light of display 第六章太陽能 Polythiophene-Fullerene Bulk Heterojunctio

32、n Solar Cell Fabricated via Electrochemical Co-deposition 第六章太陽能 S n S OO n PEDOTPTh C60 Chemical structure of materials involved in this study. 第六章太陽能 Cell Structure 第六章太陽能 300400500600700 Absorbance (a.u.) Wave length (nm) 335 a b c 401 425 UV-Vis spectra of fullerene solution in dimethylbenzene (a), PTh/C60 film (b) and PTh film (c) 第六章太陽能 SEM image of PTh/C60 film (A) and PTh film (B) 第六章太陽能 18001600140012001000 Intensity (a.u.) Raman Shift (cm -1) PTh/C60 C60 PTh 1571 Raman spectra of PTh/C60 composite film, C60 powder and PTh