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有機太陽能電池的器件結構

發(fā)布時間:2019/4/14 17:52:35 訪問次數(shù):5237

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   有機太陽能電池的器件結構

   有機太陽能電池的結構,由單層schottky器件開始,相繼發(fā)展了雙層異質(zhì)結、本體異質(zhì)結、分子DˉA結以及基于以上單元結構的疊層器件等。

    

   如圖4,13(al所示為單層太陽能電池結構,只有一層同質(zhì)單一極性的有機半導體材料內(nèi)嵌于兩個電極之間。圖4,13rb)是器件的能級示意圖,其中的HOMO是材料的最高占據(jù)軌道,LUMo是材料的最低空置軌道。有機分子吸收光產(chǎn)生激子后,電子占據(jù)較高能級的礦軌道GUMo),而與之相關聯(lián)的空穴占據(jù)較低能級的冗軌道(HOMO)。在短路情況下,兩個電極功函數(shù)的不同將使有機層中產(chǎn)生內(nèi)建電場,導致有機層能帶的傾斜?紤]到有機材 料中載流子密度很低,并且有機層的厚度通常不是很厚,無機太陽能電池結構中出現(xiàn)的能帶彎曲現(xiàn)象,在有機太陽能電池中常常可以忽略。因此,有機單層器件中,使激子解離為電子和空穴的主要驅(qū)動力來自兩個電極功函數(shù)差別導致的內(nèi)建電場。然而,內(nèi)建電場通常不足以將有機材料中的激

子解離,因此激子的解離效率極低田,剛。這種器件可以作為光檢測器,因為在較強的外電場作用下,光照產(chǎn)生的電荷可遷移到電極,產(chǎn)生電流。

  

   在雙層光伏器件中,給體和受體有機材料分層排列于兩個電極之間,形成平面型D-A界面。其中,陽極功函數(shù)要與給體HOMo能級匹配,陰極功函數(shù)要與受體LUMO能級匹配,這樣有利于電荷收集。雙層器件的原理見圖4.14,圖中忽略所有由于能級排列而產(chǎn)生的能帶彎曲和其他界面效應。

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   有機太陽能電池的器件結構

   有機太陽能電池的結構,由單層schottky器件開始,相繼發(fā)展了雙層異質(zhì)結、本體異質(zhì)結、分子DˉA結以及基于以上單元結構的疊層器件等。

    

   如圖4,13(al所示為單層太陽能電池結構,只有一層同質(zhì)單一極性的有機半導體材料內(nèi)嵌于兩個電極之間。圖4,13rb)是器件的能級示意圖,其中的HOMO是材料的最高占據(jù)軌道,LUMo是材料的最低空置軌道。有機分子吸收光產(chǎn)生激子后,電子占據(jù)較高能級的礦軌道GUMo),而與之相關聯(lián)的空穴占據(jù)較低能級的冗軌道(HOMO)。在短路情況下,兩個電極功函數(shù)的不同將使有機層中產(chǎn)生內(nèi)建電場,導致有機層能帶的傾斜。考慮到有機材 料中載流子密度很低,并且有機層的厚度通常不是很厚,無機太陽能電池結構中出現(xiàn)的能帶彎曲現(xiàn)象,在有機太陽能電池中常?梢院雎浴R虼,有機單層器件中,使激子解離為電子和空穴的主要驅(qū)動力來自兩個電極功函數(shù)差別導致的內(nèi)建電場。然而,內(nèi)建電場通常不足以將有機材料中的激

子解離,因此激子的解離效率極低田,剛。這種器件可以作為光檢測器,因為在較強的外電場作用下,光照產(chǎn)生的電荷可遷移到電極,產(chǎn)生電流。

  

   在雙層光伏器件中,給體和受體有機材料分層排列于兩個電極之間,形成平面型D-A界面。其中,陽極功函數(shù)要與給體HOMo能級匹配,陰極功函數(shù)要與受體LUMO能級匹配,這樣有利于電荷收集。雙層器件的原理見圖4.14,圖中忽略所有由于能級排列而產(chǎn)生的能帶彎曲和其他界面效應。

相關技術資料
4-14有機太陽能電池的器件結構

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