[精品]太阳电池论文

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1、聚合物太阳电池芯片的设计与制作谢华星，电子科学与技术，福建农林人学，350002摘要太阳电池是将太阳辐射的能量直接转换成电能的半导休器件⑴。太阳阳能光伏发电是清洁可再生能源屮备受青睐和期待的能源。为此，我们对所制作的太阳电池进行了性能上的测试，现得到如下数据：短路电流为0.42mA,开路电压为2.9V,填充因子为0.4495o本次实验采用Si系太阳电池，由6个太阳电池组成的太阳电池组件⑵，主要对太阳电池的设计方法和制作流程冇大体的了解，学习怎样评价一个太阳电池好坏，以及太阳电池对人类的可持续发展的重大意义以及太阳电池的发展前景。关键词聚合物太阳电池设计工

2、艺1、引言太阳电池于1954年在贝尔实验室首次发现［叫太阳电池的发展历经最一般的单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、薄膜太阳电池、HIT太阳电池、CIGS薄膜太阳电池、CdTe薄膜太阳电池、多结太阳电池、太空用太阳电池、染料敏化太阳电池、有机薄膜太阳电池、新型太阳电池⑵。太阳电池已经在较偏远地区和沙漠屮进行商业应用，在全球范围内大规模使用太阳电池发电需要很多人的智慧和合作⑵，太阳电池需要很多从业人员，所以就很有必要学习太阳电池的设计与制作，特别是很有发展前景的聚合物太阳电池。2、实验方案本课程设计需要使用的仪器和设备有：高真空多源有机热蒸发镀膜设备、光刻机、

3、匀胶机、超声清洗机、分光计、薄膜测厚仪、I・V特性测试仪，整个制作过程在洁净室屮完成。实验材料冇：（1）溶剂材料：去离子水、丙酮、异丙醇、甲苯、氯苯、1,2•二氯苯、氯仿、邻二氯苯；（2）封装材料：聚碳酸酯；（3）活性层材料：C60>PC60BM.P3HT、PEDOT:PSS（4083）、MEH-PPV>LiF等首先，器件制作要求在洁净室屮完成，因为空气屮的尘埃粒子可能会粘附于半导体晶片或图形曝光的掩膜版上，造成器件的缺陷从而使电路失效⑴，因此本实验在一个万级洁净室中完成。我们先制作一个ITO电极，具体步骤如下：（1）确定ITO导电玻璃的导电面。（2）I

4、TO导电的预处理，首先用加有洗涤剂的水溶液超芦清洗lmin,取出在玻璃血屮用喷管喷洗导电而，而后用清水超声清洗lmin,然后放入烘干箱烘干备用。（3）在匀胶机上均匀涂上一层光刻胶，再在烘干机中烘干，盖上掩模板在曝光机屮曝光，因为我们用的是正性胶，被曝光的部分将变得易于溶解，显影将曝光部分的光刻胶除去；再在烘干机屮烘干以坚膜，接着在强碱中刻蚀，最后剥离去胶，用去离了水清洗。（4）在高倍显微镜下观察光刻的结果。注意光刻电路是否完整，是否存在断路缺陷等，如有应从新制备。接下来制备光墩层和金属薄膜，电池引线、封装，一个太阳电池就做好了。3、器件的结构、原理在传统

5、的无机硅光伏电池屮，入射太阳光被吸收后直接产生可H由移动的电了和空穴。它们在p・n结木征电势的驱动卜•分别被输送到阴极和阳极，然后通过外电路完成循环而做功⑷。在聚合物太阳能电池小光电响应过程是在光敏层小产生的，共辘聚合物吸收光了以后并不直接产生可口由移动的电了和空穴，而产生具有止负偶极的激了。只冇当这些激子被解离成可自由移动的载流子，并被相应的电极收集以后才能产生光伏效应。否则，由于激子所具有的高度可逆性，它们可通过发光、弛豫等方式重新回到基态，不产生光伏效应的电能。在没有外加电场的情况厂如何使光敏层产生的激子分离成自由载流子便成为聚合物太阳能电池正常工

6、作的前捉条件⑷。激子必须扩散到一个能使它们分解的活化区在分别具有给体和受体性质的两种有机材料间，受激发的电了给体其HOMO轨道上的一个电了跃迁到LUMO,通常由丁给体LUMO的电离势比受体LUMO的电离势低，电子就由给体转移到受体，完成了电子的转移。激子分离后产生的电子和空穴向相反方向运动，被收集在相应地电极上，就形成了光电压，即产生光伏效应。所以要制作太阳电池结构，必须具冇n型和p型半导体。导电聚合物就可以用作p型有机半导体，具有足球外形构造的富勒烯是口前最合适的n型材料。富勒烯的发现获得了诺贝尔奖〔2〕。冃而用这种方法制作的有机薄膜太阳电池的转换效率

7、大约只冇5%⑵。然而有机材料的种类很多，如果能找到更合适的材料，就可以得到更高的转换效率。本课程制备的有机太阳电池模块的单体结构为:Glass/ITO(200nm)/PEDOT:PSS(150nm)/P3HT:PCBM(500nm)/AL(200nm)我们将给体材料和受体材料混合起来，通过共蒸或旋涂的方法制成一种D相和A相互相渗透并各口形成网络状连续相的共混薄膜。给体和受体在混合膜里形成一个个单一的区域，从而形成复杂的结构，我们称Z为“聚合物互穿网络结构”，该结构通过很短的路径到达给体和受体的界而，从而激子分离的效率得到提高。同时，界面上形成的止负载流了

8、亦可通过较短路径达到电极，从而弥补载流子迁移率的不足。我们同时通过串并联型的阵列