有机太阳能电池..

有机太阳能电池定义：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太阳能电池。发展历程和现状：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％左右。有机太阳能电池的简介：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，使其光电转换效率达到了5%。2007年，2000年诺贝尔化学奖获得者、美国加利福尼亚大学的AlanJ.Heeger教授领导的研究小组所制造的串联有机太阳能电池，光电转换效率在实验室条件下达到了6.5%2009年2月，日本住友化学也宣布获得了6.5%的转换效率；同年10月，SolarmerEnergy公司又将这一效率提高至7.6%塑料”太阳能电池带来产业革命发布日期：2013、3、15主题词：塑料、太阳能电池、产业革命瑞士电子与微技术中心（CSEM）巴西公司日前宣布，他们在“塑料”太阳能电池研究上获得突破，以有机聚合体替代单晶硅制造太阳能电池的技术已进入商业开发阶段。受此推动，可发生光电效应的有机聚合体薄膜产业将面临大发展。尽管国内上市公司尚未涉及该产业，但太阳能电池背板膜的需求会受到带动，东材科技、乐凯胶片、南洋科技等个股有望间接受益。塑料太阳能电池研究获得突破瑞士电子与微技术中心（CSEM）巴西公司日前宣布，他们在“塑料”太阳能电池研究上获得突破，以有机聚合体替代单晶硅制造太阳能电池的技术已进入商业开发阶段。有机光伏材料具有不同于无机材料的几大特点：.条件下,不能直接产生自由电子和自由空穴,而是产生光生激子,激子在特定的条件下才能分离出自由电子和自由空穴;分子间力微弱,分子中价电子的最高已占轨道(HoMO)和最低未占轨道(LUMO)不足以相互作用形成整个材料的导带和价带,所以电荷以跳跃的方式在定域状态形式的分子之间传输,而不是能带内传输,所以其迁移率较低;具有较高的光吸收系数和较窄的光波长吸收范围;大多数有机光伏材料在水氧存在的条件下具有不稳定性.有机太阳能电池常用材料分子量的大小分类: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性，具有化合物结构可设计性、材质较轻、生产成本低、加工性能好、便于制备大面积太阳能电池等优点。但由于有机小分子材料一般溶解性较差，因而在有机太阳能电池中一般采用蒸镀的方法来制备小分子薄膜层。有机太阳能电池器件中常用的小分子材料主要有酞著、叶琳、并五苯和富勒烯等聚合物材料：太阳能电池上应用的聚合物首先必须是导电高分子，并且聚合物的微观结构和宏观结构都对聚合物材料的光电特性有较大影响。导电性聚合物的分子结构特征是含有大的π电子共扼体系，而聚合物材料的分子量影响着共扼体系的程度。材料的凝聚状态(非晶和结晶)、结晶度、晶面取向和结晶形态都会对器件光电流的大小有影响。常用的聚合物材料：聚苯撑乙烯撑(PPV)衍生物,如MEH-PPV和MDMO-PPV:聚对苯(PPP)衍生物,如RO-PPP和FP-PPP;聚乙烯基咔哇(PVK)类、聚噬吩(Pm)衍生物、聚苯胺(PANI)等等.有机太阳能电池的结构1。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。肖特基势垒型太阳能电池是早期太阳能研究方面的重点，电池结构为夹层式的结构：玻璃／金属电极／有机材料／金属电极，通常金属阳极材料有半透明的氧化铟锡(IT0)、金等，而金属阴极材料通常用低功函数的铝、银、钡、铟、Mg：Ag合金、金等材料，有机材料被央在这两种电极之间，它与其中的一个电极形成肖特基势垒，与另外的一个电极形成欧姆接触2.双层结构有机太阳能电池这种电池的结构为：盒属阳极／P型有机材料／N型有机材料／金属阴极，P型／N型有机材料异质结被称为给体一受体(donor-acceptor)异质结。可以通过选择合适的给体．受体材料来扩展器件在可见光范围内的吸收，提高光生载流子产生的数量和效率。这种器件的光伏性能主要由有机／有机界面决定3。体异质结型有机太阳能电池利用共扼聚合物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界面处分离形成电荷，因而可以获得极高的激子分离效率。4。叠层结构太阳能电池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。一个完整的体异质结太阳能电池将吸收的光子转化成电子的工作过程优点•成本低•质量轻•材料来源广泛•制备工艺简单•可做在柔性衬底上•可大面积生产•材料的光及电特性可调整缺点•效率低•寿命短有机太阳能电池优缺点有机太阳能电池前景虽然有机太阳能电池的供电效率不如传统池的效率高，但是他的造价低廉而且还有多样性的用途，所以它的前景一片光明！具有以下优点：与传统单晶硅太阳能电池相比，有机太阳能电池制作成本低，并且生产过程中污染较小，电池加工过程相对简单，可低温操作可实现大面积制造、可使用柔性衬底、环境友好、轻便易携等.因而有望在手表、便携式计算器、半透光式充电器、玩具、柔性可卷曲系统等体系中发挥供电作用。丝网印刷蔬菜工厂的柔性有机太阳能电池，节能环保。主要表现在削减植物工厂的电力成本及CO2排放量。日本产业技术综合研究所太阳光发电研究中心、三菱商事和TOKKI联合研制的观赏植物式有机薄膜太阳能电池。该电池由塑料底板、酞菁层、富勒烯层等层叠压制而成。每个叶片包含8个约7.5cm2的串联太阳能电池单元，形成了约60cm2的太阳能电池模块。有机太阳能电池技术可为小型移动设备(例如MP3播放器)供电有机薄膜太阳能电池模块利用有机薄膜太阳能电池模块试制的皮包有机太阳能电池需要解决的问题有机太阳能电池要想实现商业化，关键问题是电池的各种性能参数尤其是总光电转换效率的提高，以下是几个关键的方面：电池的运作机理：目前机理研究没有重大的新突破，这方面是首要问题。电池的制作材料：寻找合适的电子和空穴传输材料，保证电子空穴对能够有效地分离和传导，降低电子空穴对传输过程中的复合和耗散几率是材料选择的一个重要条件。制作工艺：也是提高电池性能参数的一个重要方面，如对电极的表面修饰，如何让电极表面吸附更多的染料，或者说如何让染料和电极进行最优的接触，最大限度的减少电子和空穴在传输过程中的损耗等。此外，电池的稳定性与寿命也是不容忽视的问题