有机太阳能电池PPT精品文档

1、静思笃行 持中秉正 第一PPT 1有机太阳能电池Organic Photovoltage报告人 ：刘承奔2017.10静思笃行 持中秉正 第一PPT 1 1、OPV简介简介2 2、OPV制备制备3 3、OPV分类分类4 4、OPV工作原理工作原理 目目 录录 ContentsContents5 5、存在问题及原因、存在问题及原因有机太阳能电池（Organic Photovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 1 1、OPVOPV简介简介2 2、OPVOPV制备制备3 3、OPVOPV分类分类4 4、OPVOPV工作原理工作原理5 5、存在问题及原因、存在问题及原因 目目 录录 Cont

2、entsContents有机太阳能电池（Organic Photovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片 一、一、OPV简介简介给体给体/受体受体年代年代填充因子填充因子FF (%)能量转换效率能量转换效率 (%)研究小组研究小组CuPc铜酞菁铜酞菁/PV四羧基苝四羧基苝1986651TangPOPT/CN-PPV199860-702Hall/FriendMDMO-PPV/PCBM-C60200150-602.5SariciftciP3HT/PCBM-C60200260-702.8BrabecMDMO-PPV/PCBM-C60200370-803.0JanssenCu

3、Pc/C60200450-605ForrestP3HT/PCBM200560-805YangP3HT/PCBM-C602007676.5Heeger有机太阳能电池（Organic Photovoltage）OPV发展历程发展历程静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片 一、一、OPV简介简介有机太阳能电池（Organic Photovoltage）美国加州伯克利分校科学家在美国加州伯克利分校科学家在2002年利用塑料纳米技术研制出第一代年利用塑料纳米技术研制出第一代塑料太阳能电池，可以安装在一系塑料太阳能电池，可以安装在一系列便携式设备及可穿戴式电子设备列便携式设备及可穿戴式电子设备上

4、上, 提供提供0.7V的电压。的电压。特点：价格低、易成型，通过化学特点：价格低、易成型，通过化学修饰调控性能。修饰调控性能。OPV发展历程发展历程静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片 一、一、OPV简介简介 1. 由少数几种元素组成由少数几种元素组成 C、H、O、N、S、P、X 2. 形成形成 一般有链和环一般有链和环 3. 有同分异构体、立体异构体有同分异构体、立体异构体 如如 ： C63H90N14PCo OPV在有机组成上的特点在有机组成上的特点 可代表：维生素可代表：维生素B12 叶绿素叶绿素 牛胰岛素（牛胰岛素（51肽）等肽）等 有机太阳能电池（Organic Phot

5、ovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片 一、一、OPV简介简介OPV的优缺点的优缺点 优点优点 成本低成本低 质量轻质量轻 材料来源广泛材料来源广泛 制备工艺简单制备工艺简单 可做在柔性衬底上可做在柔性衬底上 可大面积生产可大面积生产 材料光电特性可调整材料光电特性可调整缺点缺点 效率低效率低 寿命短寿命短有机太阳能电池（Organic Photovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 1 1、OPVOPV简介简介2 2、OPVOPV制备制备3 3、OPVOPV分类分类4 4、OPVOPV工作原理工作原理5 5、存在问题及原因、存在问题及原因 目目 录录 C

6、ontentsContents有机太阳能电池（Organic Photovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片 二、二、OPVOPV制备制备 有机薄膜制作方法有机薄膜制作方法 膜厚由转速、溶剂、组成成分和浓度决定膜厚由转速、溶剂、组成成分和浓度决定 刮刀刀片刮刀刀片丝网印刷丝网印刷旋涂旋涂有机太阳能电池（Organic Photovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 1 1、OPVOPV简介简介2 2、OPVOPV制备制备3 3、OPVOPV分类分类4 4、OPVOPV工作原理工作原理5 5、存在问题及原因、存在问题及原因 目目 录录 ContentsCon

7、tents有机太阳能电池（Organic Photovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片 三、三、OPV分类分类单层太阳能电池单层太阳能电池（肖特基型）（肖特基型）半透明金属电极层（或半透明金属电极层（或ITO）有机层有机层金属电极层金属电极层Glass双层太阳能电池双层太阳能电池体掺杂太阳能电池体掺杂太阳能电池阴极阴极ADGlass阴极阴极DAGlass有机太阳能电池（Organic Photovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 1 1、OPVOPV简介简介2 2、OPVOPV制备制备3 3、OPVOPV分类分类4 4、OPVOPV工作原理工作原理5

8、5、存在问题及原因、存在问题及原因 目目 录录 ContentsContents有机太阳能电池（Organic Photovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片HOMOHOMOLUMOLUMO下电极下电极上电极上电极给体给体受体受体 h真空真空吸收光子产生激子吸收光子产生激子 (电子空穴对电子空穴对)激子在给体受体界面分离激子在给体受体界面分离自由电子和空穴传输并被两极收集自由电子和空穴传输并被两极收集电荷产生，传输和收集电荷产生，传输和收集OPV工作原理工作原理有机太阳能电池（Organic Photovoltage） 四、四、OPV工作原理工作原理静思笃行 持中秉

9、正 第一PPT 资料卡片资料卡片五个关键步骤五个关键步骤 激子扩散：激子扩散：激子的扩散长度应该至少等于薄膜的厚度激子的扩散长度应该至少等于薄膜的厚度 ，否则激子就会，否则激子就会 发生复合，造成吸收光子的浪费。发生复合，造成吸收光子的浪费。 电荷分离：电荷分离：对于单层器件，激子在电极与有机半导体界面处离化，对于对于单层器件，激子在电极与有机半导体界面处离化，对于 双层器件，激子在施主与受主界面形成的双层器件，激子在施主与受主界面形成的p-n结处离化。结处离化。 电荷传输：电荷传输：在有机材料中，电荷的传输是定域态间的跳跃，而不是能带在有机材料中，电荷的传输是定域态间的跳跃，而不是能带 内的

10、传输，这意味着有机材料和聚合物材料中载流子的内的传输，这意味着有机材料和聚合物材料中载流子的迁移率迁移率通常都比通常都比 无机半导体材料的低。无机半导体材料的低。 电荷收集：电荷收集：电荷收集效率是影响光伏器件功率转换效率的关键因素，金电荷收集效率是影响光伏器件功率转换效率的关键因素，金 属与半导体接触时会产生一个阻挡层，阻碍电荷顺到达金属电极。属与半导体接触时会产生一个阻挡层，阻碍电荷顺到达金属电极。光子吸收光子吸收：在大部分有机太阳能电池中，因为材料的带隙过高，只有一在大部分有机太阳能电池中，因为材料的带隙过高，只有一小部分入射光被吸收，吸收只能达到小部分入射光被吸收，吸收只能达到30左右

11、。左右。43215有机太阳能电池（Organic Photovoltage） 四、四、OPV工作原理工作原理静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片有机太阳能电池特性参数有机太阳能电池特性参数短路电流短路电流Isc 太阳电池在短路条件下的工作电流称为短路光电流太阳电池在短路条件下的工作电流称为短路光电流(Isc)开路电压开路电压Voc 太阳电池在开路条件下的输出电压称为开路光电压太阳电池在开路条件下的输出电压称为开路光电压(Voc)填充因子填充因子FF FF=VmIm/VocIsc能量转换效率能量转换效率(PCE)： 量子效率量子效率 太阳电池受光面积的最大输出功率太阳电池受光面积的最

12、大输出功率(Pmax)与入射的太阳光能量密度与入射的太阳光能量密度(P in)的百的百 分比。分比。PinVJFFPinSIVPCEocsc?有机太阳能电池（Organic Photovoltage） 四、四、OPV工作原理工作原理静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片 四、四、OPV工作原理工作原理 半透明金属电极层（或半透明金属电极层（或ITO）有机层有机层金属电极层金属电极层光照光照单层太阳电池结构图单层太阳电池结构图Glass单层太阳电池原理图单层太阳电池原理图: workfunction, : electron affinity, IP: ionisation potent

13、ial, Eg: optical bandgap.单层太阳能电池（肖特基型）单层太阳能电池（肖特基型）有机太阳能电池（Organic Photovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片 此种结构在此种结构在1986年，由柯达公司的年，由柯达公司的C.W.Tang 首先提首先提出提出出提出 (ITO/CuPc铜酞菁铜酞菁/PV四羧基苝四羧基苝/Ag)，其电池转换效率约为，其电池转换效率约为1%阴极阴极ADGlass阳极阳极光照光照双层太阳电池结构图双层太阳电池结构图D：给体：给体A：受体：受体双层太阳电池原理图双层太阳电池原理图双层太阳能电池双层太阳能电池有机太阳能电池（

14、Organic Photovoltage） 四、四、OPV工作原理工作原理静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片阴极阴极DAGlass阳极阳极光照光照体掺杂太阳电池结构图体掺杂太阳电池结构图体掺杂太阳电池原理图体掺杂太阳电池原理图体掺杂型太阳能电池体掺杂型太阳能电池有机太阳能电池（Organic Photovoltage） 四、四、OPV工作原理工作原理静思笃行 持中秉正 第一PPT 1 1、OPVOPV简介简介2 2、OPVOPV制备制备3 3、OPVOPV分类分类4 4、OPVOPV工作原理工作原理5 5、存在问题及原因、存在问题及原因 目目 录录 ContentsContent

15、s有机太阳能电池（Organic Photovoltage）静思笃行 持中秉正 第一PPT 资料卡片资料卡片 五、存在问题及原因五、存在问题及原因高分子材料大都为无定型与结晶形态的混合，分子链间作用力高分子材料大都为无定型与结晶形态的混合，分子链间作用力较弱。因此高分子材料载流子的较弱。因此高分子材料载流子的迁移率迁移率一般都很一般都很低低。高分子材料的高分子材料的禁带宽度禁带宽度EgEg相较于无机半导体材料相较于无机半导体材料要大的多要大的多。有。有机高分子的光生载流子是先产生激子，然后再通过激子的离解机高分子的光生载流子是先产生激子，然后再通过激子的离解产生自由载流子，载流子容易成对复合，最后使光电流降低。产生自由载流子，载流子容易成对复合，最后使光电流降低。 共轭聚合物掺杂均为共轭聚合物掺杂均为高浓度掺杂高浓度掺杂。这样虽然能保证材料具有较。这样虽然能保证材料具有较高的电导率，但高的电导率，但载流子的寿命与掺杂浓度成反比载流子的寿命与掺杂浓度成反比，随着掺杂浓，随着掺杂浓度的提高，光生载流子被陷阱俘获的概率增大，导致电池的光度的提高，光生载流