第5章塑料太阳能电池.pptVIP

新型能源：聚合物太阳能电池或塑料太阳能电池;充满危机的世界;中国的能源状况;能源是国民经济的命脉，是影响各国领导人战略决策的重要因素，是许多国家制定全球战略的首要问题。 据国际货币基金组织估算，油价每上涨5美元，将是全球经济增长率下降约0.3百分点。 近几十年来，世界上发生的许多危机（如三次石油危机）、冲突都是围绕争夺能源引发的（如两伊战争，前苏联出兵阿富汗，海湾战争，科索沃战争，美国推翻塔利班，伊拉克战争等）。 ;美国、俄罗斯、日本、欧盟、中国等许多国家针对中东、里海等石油资源展开了激烈的较量和错综复杂的斗争。;; 一是节约使用能源； 二是加强新能源技术的研究、开发和利用，不断扩大利用新能源的比重。 ;太阳能的特点;太阳能的特点;太阳能的特点;太阳能的特点;; 利用太阳能的新技术、新材料和新设备不断出现，为太阳能的广泛应用奠定了基础。目前，直接利用太阳辐射能有三种方式： 光—热转换； 光—电转换； 光—化学转换。;(1)光——热转换;(2)光——电转换;(3)光——化学转换;三、太阳能电池;无机太阳能电池一枝独秀;;;ZnSe, ZnS;Silicon based solar cell; ;无机太阳能电池的问题;污染严重;无机太阳能电池的问题;无机太阳能电池的问题;无机太阳能电池的问题;聚合物太阳能电池;polymer solar cells(PSCs);Pictures of roll-to-roll production with PDTTDABT. (Top) Coating of active layer. (Middle) Coating of PEDOT layer. (Bottom)Lamination of the finished modules and test of single module under a solar simulator.;Heeger- Low Cost “Plastic”Solar Cells;国际上最热的研究领域;有机太阳能电池（聚合物和小分子）的发展阶段及最高效率;塑料太阳能电池创造新纪录;来源：加州大学  聚合物太阳能电池柔韧，轻便，而且有可能很便宜，但它们的性能落后于常规电池，这种电池的制备采用无机材料，比如硅。研究人员的领导是杨阳（Yang Yang）教授，他是加州大学洛杉矶分校材料科学与工程教授，他们的目标，是制成聚合物太阳能电池，可抗衡薄膜硅太阳能电池。杨阳的破纪录电池，是因为采用??种新的光伏聚合物，开发者是一家日本公司，就是住友化学公司（Sumitomo Chemical），这标志着研究人员可以更好地制作太阳能电池，就采用这些很讲究的材料。 新型塑料太阳能电池包含两层，作用于不同波段的光线，一层聚合物作用于可见光，另一层作用于红外光。“太阳光谱非常广，从近红外线到红外线再到紫外线，单一的太阳能电池成分不可能做到这一切，”杨阳说。 最好的无机太阳能电池也是多层器件，但是，制备多层有机太阳能电池非常难。聚合物的印制可以采用溶液，就像油墨印在纸上，这既是一个主要的技术优势，也是一个缺点，艾伦?黑格（Alan Heeger）说，他分享了2000年诺贝尔奖，就是因为他共同发现了导电聚合物。“这不需要高温，因此，制造很简单，”他说。但是，找出合适的溶剂，打印每一层电池，又不滴到它下面的一层，这是很棘手的。层数越多，问题就变得更加复杂。匹配每一层的电气性能，也是一个挑战，因为已经把它们连接在一起。 杨阳说，他希望制成一种聚合物太阳能电池，效率达到15％。他指出，效率数字通常会下降约三分之一，因为太阳能电池会走出实验室，并在工作模块中出售。聚合物太阳能电池，15％的效率属于实验室测试，制成的模块很可能是10％的效率，杨阳认为，这就够好了，可以与薄膜硅太阳能电池竞争。;;;;;Typical device configuration;PSC光电转化机理; Broad bandgap—narrow absorption to sunlight Low charge mobility Big separated energy of charge— low LUMO energy level of PCBM ;表征电池性能的参数;表征电池性能的参数;1.光谱响应特性 在太阳电池中，只有那些能量大于其材料禁带宽度的光子才能在被吸收时在材料中产生电子－空穴对，而哪些能量小于禁带宽度的光子即使被吸收也不能产生电子－空穴对（它们只是使材料变热）