有机太阳能电池.ppt

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1、有机太阳能电池小组人员：董红光、冯增威、郭亚东、黄锋、任明明、雍华、张一恒、张喜雯有机太阳能电池简介有机太阳能电池工作原理有机太阳能电池的优势与不足有机太阳能电池的发展现状有机太阳能电池的发展前景总结有机太阳能电池简介太阳能的分类按材料分类1、硅太阳能2、无机化合物半导体太阳能(硫化镉-硫化亚铜，砷化镓等)3、敏化纳米晶太阳能(染料敏化太阳能)4、有机化合物太阳能以酞菁等等为集体材料制成的太阳能(小分子有机物太阳能)5、塑料太阳能(高分子多聚物太阳能)定义：有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分，基于有机半导体的光生伏特效应，通过有机材料吸收光子从而实现光电转换的

2、太阳能电池。广泛的讲有机太阳能电池主要是利用有机小分子或有机高聚物来直接或间接将太阳能转变为电能的器件。发展简史有机太阳能电池是一种正在进行研究的新型电池。有机太阳能电池这个概念貌似很新，但其实它的历史也不短——跟硅基太阳能电池的历史差不多。1958：第一个有机光电转化器件由Kearns和Calvin制备成功，其主要材料为镁酞菁（MgPc），夹在两个功函数不同的电极之间。在那个器件上，他们观测到了200mV的开路电压。1986：华人邓青云博士，改进了器件核心结构，由四羧基苝的一种衍生物（PV）和铜酞菁（CuPc）组成的双层膜。他制备的太阳能电池，光电转化效率达到1％左

3、右。1992年，土耳其人Sariciftci发现，激发态的电子能极快地从有机半导体分子注入到C60分子而反向的过程却要慢得多1993年，Sariciftci在此发现的基础上制成PPV/C60双层膜异质结太阳能电池。2000年，5.R.Forrest研究小组通过在有机小分子制备的双层结构太阳能电池器件的有机层和金属阴极之间插入BCP(Bathocuproine)薄膜层，使得器件的光电转换效率提高到了2.4%，并且改善了器件的伏安特性曲线，提高了器件的稳定性。2005年，A.J.Heeger等人采用在制备电极后再对器件进行热退火处理的方法有效地提高了电池的能量转换效率，使

4、其光电转换效率达到了5%。有机太阳能电池工作原理有机太阳能电池中的基本物理过程图光的吸收和激子的产生：光被有机材料吸收后激发有机分子从而产生激子。激子的扩散和解离：通常激子可以被电场、杂质和适当的界面所解离。载流子的收集：由于有机太阳能电池器件的厚度很薄，两个电极的功函数差值建立起来的电场较强，可以较为有效地分离自由载流子。形成回路有机太阳能电池中的基本物理过程：四种结构的有机太阳能电池工作原理肖特基型双层结构体异质结型叠层结构肖特基型有机太阳能电池（首例有机太阳能电池器件结构）：基本的物理过程为:有机半导体内的电子在太阳光照射下被从HOMO能级激发到LUMO能级，产

5、生电子一空穴对。电子被低功函数的电极提取，空穴则被来自高功函数电极的电子填充，从而形成光电流。光激发形成的激子，只有在肖特基结的扩散层内，依靠节区的电场作用才能得到分离。而其它位置上形成的激子，必须先移动到扩散层内才可能形成对光电流的贡献。但是有机分子材料内激子的迁移距离相当有限的，通常小于10nm。所以大多数激子在分离成电子和空穴之前就复合掉了，导致了其光电转换效率较低。双层结构有机太阳能电池：基本物理过程为:光照射到作为给体的有机半导体材料上，产生激子，然后激子在给体和受体的界面解离，接着电子注入到作为受体的有机半导体材料中，空穴和电子得到分离。在这种体系中，电子

6、给体为p型，电子受体则为n型，从而空穴和电子分别传输到两个电极上，形成光电流。与前述“肖特基型”电池相比，此种结构的特点在于引入了电荷分离的机制，使得在有机材料中产生的激子，可以较容易地在两种材料的界面处解离以实现电荷分离，极大的提高了激子解离的效率，从而获得电池器件效率的增大。体异质结型有机太阳能电池：基本物理过程为:利用共扼聚合物C60体系的光诱导电子转移理论,将共扼聚合物MEH一PPv和富勒烯(C00)的衍生物PCBM按一定的比例掺杂制成体异质结结构，由于两种材料互相掺杂，掺杂尺寸在几个至几十纳米之间，这样，在掺杂层内任何一处形成的激子都可以在其扩散长度之内到达

7、界面处分离形成电荷，因而可以获得极高的激子分离效率。叠层结构太阳能电池基本物理过程为:单个太阳能电池对于太阳光的吸收总是有一定范围的，因为不论是哪一种太阳能电池材料，由于其禁带宽度的限制，使得材料都不可能在很宽的光谱范围内有良好的光谱响应，这种结构将两个或三个不同带隙宽度的单结电池串联起来，将太阳光谱的各个波段更有效地利用，从而提高了光电转换效率。有机太阳能电池常用材料1.分子量的大小分类2.简单的介绍常用的有机材料的结构及光电特性:有机小分子材料有机聚合物材料小分子材料：是一些含共轭体系的染料分子，它们能够很好地吸收可见光从而表现出较好的光电转换特