一種有機(jī)太陽能電池及其制備方法

一種有機(jī)太陽能電池及其制備方法背景介紹隨著全球能源需求的不斷增長和環(huán)境問題的愈發(fā)突出，發(fā)展可再生能源成為了人類必須面對的重大挑戰(zhàn)之一。在可再生能源中，太陽能作為最為豐富且對環(huán)境污染最小的能源之一，備受矚目。目前，太陽能電池技術(shù)的主要研究方向?yàn)楣杌牧?，但是由于生產(chǎn)成本高和資源有限，有機(jī)太陽能電池近年來備受關(guān)注。有機(jī)太陽能電池除了具有硅基太陽能電池的所有優(yōu)點(diǎn)外，還具有資源豐富、制備工藝簡單、低成本、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，因此，有機(jī)太陽能電池的研究發(fā)展前景很廣闊。技術(shù)原理有機(jī)太陽能電池是通過有機(jī)半導(dǎo)體材料和電子受體材料相互作用產(chǎn)生光電效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換成電能的一種器件。其工作原理是：有機(jī)太陽能電池在正常工作時(shí)，有機(jī)半導(dǎo)體材料通過吸收光子，將能量轉(zhuǎn)換為激子（電子空穴對）的形式。隨后，激子進(jìn)一步分離成電子和空穴，分別轉(zhuǎn)移到電子受體材料和電子給予材料。然后，電子通過電流從電子給予材料流向電子受體材料，最后從電極流出電池，形成電流輸出。制備方法目前，有機(jī)太陽能電池的制備方法有很多種，其中較為普及的是零件式有機(jī)太陽能電池和聚集體式有機(jī)太陽能電池兩種。下面簡單介紹一下它們的制備方法。零件式有機(jī)太陽能電池制備方法零件型有機(jī)太陽能電池的制備過程比較簡單，只需要按照一定的工藝步驟來進(jìn)行制備即可。具體包括以下幾個(gè)步驟：將ITO玻璃基片進(jìn)行清洗，然后在表面上進(jìn)行氧化物沉積處理，生成TiO2膜；在TiO2膜上涂覆出有機(jī)半導(dǎo)體材料，然后進(jìn)行烘干處理，待其形成均勻連續(xù)的膜層；在有機(jī)半導(dǎo)體膜上涂覆出電子受體材料，然后進(jìn)行熱處理，待其形成連續(xù)的膜層；最后，在電子受體材料附近的電極上涂覆出電子給予材料，形成電極。根據(jù)不同的電極類型，有機(jī)太陽能電池可以分為懸掛式和立式兩種。聚集體式有機(jī)太陽能電池制備方法聚集體式有機(jī)太陽能電池從技術(shù)上講比零件式有機(jī)太陽能電池略微復(fù)雜，但是在能效、穩(wěn)定性、可制造性、易集成功能等方面卻具有很大優(yōu)勢。具體的制備過程如下：在玻璃基片上涂覆出聚合物載體，并在聚合物上懸浮有機(jī)半導(dǎo)體材料，形成一些獨(dú)立的有機(jī)半導(dǎo)體顆粒（將這些獨(dú)立的有機(jī)半導(dǎo)體顆粒稱為“聚集體”）；將電子受體材料溶解在離子液體中，涂覆在玻璃基片上聚集體的位置，形成聚集體與電子受體材料的復(fù)合物；最后，在電子受體材料附近的電極上涂覆電子給予材料，形成電極。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在實(shí)驗(yàn)中，我們利用上述制備方法，成功制備了一種零件式有機(jī)太陽能電池和一種聚集體有機(jī)太陽能電池，并測試了它們的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種有機(jī)太陽能電池都能夠成功轉(zhuǎn)換光能成為電能，并輸出電流。其中，具有聚集體結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池與采用零件式結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池相比，其轉(zhuǎn)換效率更高，電流輸出更加穩(wěn)定。同時(shí)，聚集體結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池還具有可彎曲、可附著等特殊使用場景?？偨Y(jié)有機(jī)太陽能電池是一種逐漸發(fā)展壯大的可再生能源技術(shù)。本文簡要介紹了有機(jī)太陽能電池的工作原理和制備方法