有机太阳能电池

1、有机太阳能电池有机太阳能电池简介 有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。主要是以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，以光伏效应而产生电压形成电流, 实现太阳能发电的效果. 由于无机硅太阳能电池的材料生产成本高，污染大、能耗高，寻找新型太阳能电池材料和低成本制造技术便成为人们研究太阳能电池技术的目标 。有机太阳能材料和电池制备技术有望成为低成本制造的选择之一 。有机太阳能电池工作原理 当太阳光照射到光伏电池上时，电池吸收光能，产生电子-空穴对。在内建电场的作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，产生“光生电压”太阳能电池结构 1.单层太阳能电池 2

2、.双层太阳能电池 3.体掺杂型太阳能电池 4.P-I-N型太阳电池 5.叠层太阳能电池半透明金属电极层（或ITO）有机层金属电极层光光照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 potential, Eg: optical bandgap.1.单层太阳能电池（肖特基型）阴极ADGlass阳极双层太阳电池结构图D：给体A：受体双层太阳电池原理图2.双层太阳能电池双层太阳能电池 此种结构在1986年，由柯达公司的C.W.Tang首先提出 (ITO/CuPc

3、/PV/Ag)，其电池转换效率约为1%。阴极DAGlass阳极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3.体掺杂型太阳能电池体掺杂型太阳能电池阴极NPGlass阳极I光照P-I-N型太阳电池结构图型太阳电池结构图P层：空穴传输层（HTL）I层：电子传输层（ETL）4.加入电子和空穴传输层加入电子和空穴传输层阴极Active layerActive layer中间层阳极叠层太阳电池结构图叠层太阳电池结构图5.叠层太阳能电池 叠层太阳电池的一大特点是高电压小电流，即其总的开路电压近似等于各个单层电池的开路电压之和，而短路电流则等于各个电池中短路电流最小值

4、，所以在叠层太阳能电池设计时顶层和底层电池的电流匹配是关键因素。有机太阳能电池给体、受体材料常用的一些有机施主材料（空穴传导层）CuPc Copper Phthalocyanine 酞菁铜ZnPc Zinc Phthalocyanine 酞菁锌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 3,4,9,10-四羟基二萘嵌苯-二酐PPV

5、 Ploy p-phenylenevinylene 聚p-亚苯基乙烯撑PEDOT:PSS Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) 聚苯乙烯磺酸/聚3,4-乙撑二氧噻吩 (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机受主材料（电子传导层）Alq3 Tri( 8-Quinoli-Nolato) Aluminum 8-羟基喹啉铝C60 Bulkfullerene 富勒烯碳60PTCBI 3, 4,9,10-perylenete

6、tracarboxylic-bis-benzimidazole3 ,4,9,10-四羟基二萘嵌苯-二苯并咪唑PV Perylene tetracarboxylic derivative 四羟基二萘嵌苯衍生物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还是P3HT和PCBM这两个构成的电池效率最高有机太阳能电池效率影响因素有机太阳能电池优缺点优点优点

7、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的光及电特性可调整材料的光及电特性可调整缺点缺点 效率低效率低 寿命短寿命短提高有机太阳能电池能量转化率的该进方案 优化表面结构，将电池表面反射的光重新聚集进入电池； 使用反射镀膜复活光子和制造多结多禁带结构电池捕获宽波长的光子从而获得合理的光子吸收率； 使用低电阻率和小覆盖面的金属作为前点击已获得最大填充因子和较大光电流； 制造由纳米级材料组成的光电池。纳米材料是由超细微粒组成的，其边界区的体积大约是材料总体积的 50%，这样的结构可能会带来神奇性能。有机光伏电

8、池的应用 1、与传统硅电池相比，有机光伏电池更轻薄，在同等体积的情况下，展开后的受光面积会大大增加。因此，可将有机光伏电池可以应用于通信卫星中，提高光电利用率。 2、由于其轻薄柔软易携带的特性，有机光伏电池不久将能给微型电脑、数码音乐播放器、无线鼠标等小型电子设备提供能源。 3、在衣服表层嵌入轻薄柔软的有机光伏电池与有机发光材料，将太阳能转化为电能并储存，冬天可发热保暖，衣服在夜间也会发出各种色的可见光，使人们的衣服更加绚丽。 4、将有机光伏电池应用在柔性显示器中，其廉价的成本、轻薄、环保、可折叠的性能比其它电池具有更大的优势。采用有机光伏电池作为电源给OLED屏幕供电，其轻便性能可以减轻重量，使得头戴式显示器更加人性化。5、在军事方面，有机太阳能电池与OLED技术的结合可用于集多种通讯能力于一体的护腕式通讯设备，实时观看视频和图形信息，适合陆军进行野战评估。 6、辽宁西北部地区沙化土地上进行发电外，还可以用于