有機(jī)太陽能電池

有機(jī)太陽能電池有機(jī)太陽能電池簡介有機(jī)太陽能電池，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)太陽能發(fā)電的效果.由于無機(jī)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(shù)便成為人們研究太陽能電池技術(shù)的目標(biāo)。有機(jī)太陽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)太陽能電池工作原理當(dāng)太陽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。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(jié)構(gòu)1.單層太陽能電池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(jī)層金屬電極層光照單層太陽電池結(jié)構(gòu)圖Glass單層太陽電池原理圖Ф:workfunction,χ:electronaffinity,IP:ionisationpotential,Eg:opticalbandgap.1.單層太陽能電池（肖特基型）陰極ADGlass陽極雙層太陽電池結(jié)構(gòu)圖D：給體A：受體雙層太陽電池原理圖2.雙層太陽能電池

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/PV/Ag)，其電池轉(zhuǎn)換效率約為1%。陰極D＋AGlass陽極光照體摻雜太陽電池結(jié)構(gòu)圖體摻雜太陽電池原理圖3.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(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陰極ActivelayerActivelayer中間層陽極疊層太陽電池結(jié)構(gòu)圖5.疊層太陽能電池

疊層太陽電池的一大特點(diǎn)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，所以在疊層太陽能電池設(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）CuPcCopperPhthalocyanine酞菁銅ZnPcZincPhthalocyanine酞菁鋅Pentacene并五苯DCV5Tα,α’-bis-(2,2-dicyanovinyl)-quinquethiopheneα,α’-二氰基-五噻吩P3HTPoly3-hexylthiophene聚3-乙基噻吩PTCDA3,4,9,10-perylenetertracarboxylicdianhydride3,4,9,10-四羥基二萘嵌苯-二酐PPVPloyp-phenylenevinylene聚p-亞苯基乙烯撐PEDOT:PSSPoly(3,4-ethylenedioxythiophene)poly(styrenesulfonate)聚苯乙烯磺酸/聚3,4-乙撐二氧噻吩(水溶性)TPDN,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)Aluminum8-羥基喹啉鋁C60Bulkfullerene富勒烯碳60PTCBI3,4,9,10-perylenetetracarboxylic-bis-benzimidazole3,4,9,10-四羥基二萘嵌苯-二苯并咪唑PVPerylenetetracarboxylicderivative四羥基二萘嵌苯衍生物1,4-DAAQ1,4-diaminoanthraquinone1,4-二氨基蒽醌NPTCPerylenediamine二胺-二萘嵌苯PCBMPolymer/[6,6]-phenyl-C61butyricacidmethylester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(gòu)成的電池效率最高有機(jī)太陽能電池效率影響因素材料的吸收和帶寬激活層的表面形貌電極的功函數(shù)材料中載流子的遷移率有機(jī)太陽能電池優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)成本低質(zhì)量輕材料來源廣泛制備工藝簡單可做在柔性襯底上可大面積生產(chǎn)材料的光及電特性可調(diào)整缺點(diǎn)效率低壽命短提高有機(jī)太陽能電池能量轉(zhuǎn)化率的該進(jìn)方案①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；

②使用反射鍍膜復(fù)活光子和制造多結(jié)多禁帶結(jié)構(gòu)電池捕獲寬波長的光子從而獲得合理的光子吸收率；

③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；

④制造由納米級材料組成的光電池。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)可能會帶來神奇性能。

有機(jī)光伏電池的應(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，展開后的受光面積會大大增加。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)碼音樂播放器、無線鼠標(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，將太陽能轉(zhuǎn)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(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。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)觀看視頻和圖形信息，適合陸軍進(jìn)行野戰(zhàn)評估。6、遼寧西北部地區(qū)