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   可以看出,太阳光谱的辐射能量主要来自于波长在硐0~1000nm范围的光子,辐射强度最大区域在⑾O-gO0nm范围,因此低能隙材料(吸收峰大于6OO nm)有利于太阳能的吸收。有机材料通常表现出以下特性:①高吸收系数(通常大于105cm l);②窄吸收光谱;③能隙大约在3,0~2.0eⅤ(波长在410nm~6⒛nm);④能隙随共轭长度增大减小。较高的吸收,使有机材料在太阳能吸收方面占有一定优势。有机材料对人射光在吸收峰位处的全部吸收,只需要几百纳米的厚度,因此有机太阳能电池可以制备成很薄的薄 膜形式。但是,大部分有机材料的吸收波长都小于甾0nm,吸收光谱较窄,只能覆盖太阳光谱的很小一部分。因此有机材料对太阳光的吸收利用非常有限,通常不超过佃%(图4⑼。加之有机材料中载流子迁移率太小,活性层厚度只能在几十到几百纳米之间,限制了利用增加厚度的手段来提高太阳光吸收的目的。

   通过分子设计提高有机材料吸收效率的方法包括提高材料的光吸收系数、降低材料的能隙、使材料的吸收光谱展宽等,这方面的研究工作很多l3c砰q。例如,基于芴基的低能隙共聚物,作为给体制备太阳能电池器件,可得到很好的性能(印p=2,2%)㈣;在具有DˉA结构的材料中引人多电子铂原子,可增强材料的D-A相互作用,导致较强的电荷转移态lCη跃迁,因此材料能隙较低且吸收光谱较宽,有利于提高器件的光伏效应(‰〓2.5%)u11o类似的工作还包括将基于强给体一受体分子结构的材料作为给体,Cω衍生物PCBM作为受体构造的器件u钊。给体较低能隙,使器件对太阳能的吸收提高,器件表现出较高效率。

   除了通过分子结构的功能设计来提高活性材料自身吸收外,还可以在器件结构中引入具有强吸收特性的材料。利用它们吸收部分太阳能量,通过激子扩散将其转移给活性材料,由此提高活性材料对太阳光的利用效率u"刭。此外,利用微腔结构(使用薄膜)也可阻止或降低光损失,增加光吸收。例如,人射光由于折射产生的损失可在器件结构中加人反折射层来降低;通过器件中各层厚度的优化,可使太阳能强度分布的最大值在活性吸收材料层内,从而提高吸收效率。通过增大太阳能电池尺寸也可以提高太阳能利用率,但是这样无助于单位面积上转换效率的改善。