G3VM-6F

   有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的研究日益受到人們重視并得到不斷發(fā)展。該類器件有其他兩種太陽(yáng)能電池?zé)o法相比的優(yōu)點(diǎn),如柔韌性高、制作成本低以及可得到大面積均勻膜層等,因此各受關(guān)注。它有望成為通信、建筑、交通、照明等領(lǐng)域的新型能源。

   有機(jī)太陽(yáng)能電池⑩Pη的研究始于1959年,其結(jié)構(gòu)為單晶蒽夾在兩個(gè)電極之間㈣,器件的開路電壓為⒛0mV,但由于激子的解離效率太低,導(dǎo)致器件轉(zhuǎn)換效率極低。有機(jī)太陽(yáng)能電池研究的重大突破是美國(guó)柯達(dá)公司鄧青云博士于1986年報(bào)道的雙層結(jié)構(gòu)染料光伏器件㈤。器件以酞菁衍生物作為p型半導(dǎo)體,以四羧基芘的衍生物作為n型半導(dǎo)體,形成雙層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),功率轉(zhuǎn)換效率約為1%。

    該研究首次在oPV器件中引入電子給體ω型y電子受體tn型)有機(jī)雙層異質(zhì)結(jié),使光致激子的解離效率大幅度提高, 結(jié)果使器件效率提高。19”年,研究發(fā)現(xiàn)用共軛聚合物作為電子給體rdon。和C⑾作為電子受體(acceptor,A)阝・四的體系,在光誘導(dǎo)下可發(fā)生快速電荷轉(zhuǎn)移,且該過(guò)程的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其逆向過(guò)程。表面是一個(gè)很大的共軛系統(tǒng),其電子在由⑾個(gè)碳原子組成的分子軌道上離域,因此可以穩(wěn)定外來(lái)電子。這一發(fā)現(xiàn),使聚合物太陽(yáng)能電池的研究成為新的熱點(diǎn)。繼而發(fā)展的以聚合物MEHˉPPV做給體、C⑽衍生物PCBM作為受體的共混材料制備的本體異質(zhì)結(jié)器件,使‰進(jìn)一步提高,達(dá)到2.9%。本體異質(zhì)結(jié)中無(wú)處不在的納米尺度界面,大大增加了異質(zhì)結(jié)面積,使激子的解離效率提高。在過(guò)去的30年里,人類投人巨大的精力來(lái)研究有機(jī)太陽(yáng)能電池,雙層異質(zhì)結(jié)器件、本體異質(zhì)結(jié)器件[13,18-2勾、混合蒸鍍的小分子器件⒓3,2矧以及有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化器件⑿5,硐的研究都有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。研究顯示,有機(jī)太陽(yáng)能電池的飾在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)達(dá)到5%~6%lz9ˉ2叨,效率為7.4%的器件于⒛10年已見報(bào)道卩q,而經(jīng)過(guò)改進(jìn)器件結(jié)構(gòu),飾有望達(dá)到10%⒓刀。根據(jù)模擬預(yù)測(cè),當(dāng)器件的能級(jí)結(jié)構(gòu)、材料的光隙及遷移率都處于同時(shí)優(yōu)化的器件中,本體異質(zhì)結(jié)聚合物/富勒烯太陽(yáng)能電池的‰可達(dá)到11%,疊層器件的‰可望達(dá)到16%。