有机太阳能电池

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.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照单层太阳电池结构图Glass单层太阳电池原理图Ф:workfunction,χ:electronaffinity,IP:ionisationpotential,Eg:opticalbandgap.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

此种结构在1986年，由柯达公司的C.W.Tang首先提出(ITO/CuPc/PV/Ag)，其电池转换效率约为1%。阴极D＋AGlass阳极光照体掺杂太阳电池结构图体掺杂太阳电池原理图3.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阴极ActivelayerActivelayer中间层阳极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，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）CuPcCopperPhthalocyanine酞菁铜ZnPcZincPhthalocyanine酞菁锌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-perylenetertracarboxylicdianhydride3,4,9,10-四羟基二萘嵌苯-二酐PPVPloyp-phenylenevinylene聚p-亚苯基乙烯撑PEDOT:PSSPoly(3,4-ethylenedioxythiophene)poly(styrenesulfonate)聚苯乙烯磺酸/聚3,4-乙撑二氧噻吩(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机受主材料（电子传导层）Alq3

Tri(8-Quinoli-Nolato)Aluminum8-羟基喹啉铝C60Bulkfullerene富勒烯碳60PTCBI3,4,9,10-perylenetetracarboxylic-bis-benzimidazole3,4,9,10-四羟基二萘嵌苯-二苯并咪唑PVPerylenetetracarboxylicderivative四羟基二萘嵌苯衍生物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材料的吸收和带宽激活层的表面形貌电极的功函数材料中载流子的迁移率有机太阳能电池优缺点优点成本低质量轻材料来源广泛制备工艺简单可做在柔性衬底上可大面积生产材料的光及电特性可调整缺点效率低寿命短提高有机太阳能电池能量转化率的该进方案①优化表面结构，将电池表面反射的光重新聚集进入电池；

②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；

③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；

④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。

太阳能电池的发展方向材料与器件结构的研究与开发各种太阳能电池材料研究杂质与缺陷的转换效率及稳定性影响使用薄膜技术和剥离技术。大规模生产技术的开发跟踪与聚光储电及并网发电结合并网发电已占50%以建成多个兆瓦级的电站，~100MW规模VS太阳能热发电站与建筑物结合架设太阳电池组件日本：1994-2000年2万套屋顶光伏系统185MW；七万屋顶计划280M美国：1997~2010年百万屋顶计划3025MW发电成本6美分集成在建筑材料上曲线形屋顶瓦、垂直幕墙、窗用玻璃太阳能电池在航天技术发展中有着不可替代的作用。由于材料与器材结构的研究与开发,太阳电能池的地面应用的潜在能力得到了发挥。从微观上认识光伏太阳能电池的本质，开