基于新型光电池探索.pdf

花开花落 光电检测技术 课程作业 花开花落 1 花开花落 基于新型光电池及光电检测的探索 花开花落 （西安电子科技大学西安 710126） 摘要：与传统的硅基和化合物太阳能电池相比，有机太阳能电池有许多很有潜力的优势。 例如：制备简易、可大面积成膜。廉价尤其是有机太阳能电池的柔性，成为新一代太阳能电 池的研究热点。在器件结构的发展过程中，经历了从单层膜结构到异质结结构再到多层器件 结构的过程，其中体异质结结构太阳能电池的优势尤为引人注目。 关键词: 太阳能电池，有机材料，生物塑料 1.引言 2.有机太阳能电池 目前用作太阳能电池的材料主要有无 有机光伏电池是通过吸收光量子从而 机半导体材料和有机化合物半导体材料。无 在固体材料中实现光电转换效应的一类固 机半导体材料发展起步早，研究比较深入。 态光电子器件。近年来，随着导电高分子的 但由于无机半导体材料制作复杂，价格昂 迅速发展以及新型能带理论的发现，特别是 贵。使得其大规模使用受到成本、技术和资 D ／A复合层理论的逐渐成熟，使共轭导电高 源等的限制。20世纪70年代起人们开始探索 分子在保持其原来低成本、可弯曲、可加工 具有共扼结构的有机化合物或金属配合物 性等优点的基础上，将光电转换效率提高到 太阳能电池材料。有机太阳能电池以其材料 了10％。但是和无机半导体材料相比，有机 来源广泛、制作成本低、耗能少、可弯曲、 光伏电池相对较低的转换效率仍然是制约 易于大规模生产等突出优势显示了其巨大 其在更广范围内应用的重要因素。所以探索 开发潜力，成为近十几年来国内外各高校及 更有效途径以改善有机光伏电池光电转换 科研单位研究的热点。有机光伏电池是通过 效率是一个重要研究热点。[1] 吸收光量子从而在固体材料中实现光电转 换效应的一类固态光子器件。 2.1有机薄膜太阳能电池 的基本原理 然而，自有机太阳能电池问世以来，其 转化效率一直不高，至今其最高转化效率也 无机半导体是通过掺杂微量的杂质元 只有10％左右，与无机太阳能电池相比仍有 素（如P、N 等），改变载流子浓度，从而提 很大差距，有机太阳能电池低的光电转换效 高电导率。而聚合物的导电机理则更为复 率限制了其市场化进展，因此提高有机太阳 杂，聚合物半导体的主要特征是存在共轭 能电池的光电转化效率成为研究的重点。近 键，其中σ 键定域性较强，而π 键电子定 年来，国内外为提高有机太阳能电池的光电 域性较弱。在掺杂原子（O、N、S、N 等） 转化效率从材料的选择、工艺技术的改进、 作用下，π 键分子轨道可发生简并，从而 电池结构的设计等方面做了大量工作，虽有 形成一系列扩展的电子状态，即能带。π 成 所提高但无论从理论研究还是实际应用仍 键轨道与π反键轨道分别与聚合物的价带 未有重大突破，因此需要不断开发新材料、 和导带相对应，为六噻吩的电子结构与导电 改进生产工艺、提高生产技术。 机理示意图。[2] 2 花开花落 激子之间的碰撞电离、光致电离、激子与杂 质或缺陷中心相互作用而电离等。这样离解 产生的自由载流子迁移率