G3VM-6F

   有机薄膜太阳能电池的研究日益受到人们重视并得到不断发展。该类器件有其他两种太阳能电池无法相比的优点,如柔韧性高、制作成本低以及可得到大面积均匀膜层等,因此各受关注。它有望成为通信、建筑、交通、照明等领域的新型能源。

   有机太阳能电池⑩Pη的研究始于1959年,其结构为单晶蒽夹在两个电极之间㈣,器件的开路电压为⒛0mV,但由于激子的解离效率太低,导致器件转换效率极低。有机太阳能电池研究的重大突破是美国柯达公司邓青云博士于1986年报道的双层结构染料光伏器件㈤。器件以酞菁衍生物作为p型半导体,以四羧基芘的衍生物作为n型半导体,形成双层异质结结构,功率转换效率约为1%。

    该研究首次在oPV器件中引入电子给体ω型y电子受体tn型)有机双层异质结,使光致激子的解离效率大幅度提高, 结果使器件效率提高。19”年,研究发现用共轭聚合物作为电子给体rdon。和C⑾作为电子受体(acceptor,A)阝・四的体系,在光诱导下可发生快速电荷转移,且该过程的速率远远大于其逆向过程。表面是一个很大的共轭系统,其电子在由⑾个碳原子组成的分子轨道上离域,因此可以稳定外来电子。这一发现,使聚合物太阳能电池的研究成为新的热点。继而发展的以聚合物MEHˉPPV做给体、C⑽衍生物PCBM作为受体的共混材料制备的本体异质结器件,使‰进一步提高,达到2.9%。本体异质结中无处不在的纳米尺度界面,大大增加了异质结面积,使激子的解离效率提高。在过去的30年里,人类投人巨大的精力来研究有机太阳能电池,双层异质结器件、本体异质结器件[13,18-2勾、混合蒸镀的小分子器件⒓3,2矧以及有机/无机杂化器件⑿5,硐的研究都有了长足的进展。研究显示,有机太阳能电池的饰在实验室中已经达到5%~6%lz9ˉ2叨,效率为7.4%的器件于⒛10年已见报道卩q,而经过改进器件结构,饰有望达到10%⒓刀。根据模拟预测,当器件的能级结构、材料的光隙及迁移率都处于同时优化的器件中,本体异质结聚合物/富勒烯太阳能电池的‰可达到11%,叠层器件的‰可望达到16%。