第四章-1-有机PVC-器件结构-参数 - 副本.pdfVIP

第四章 有机太阳能电池相关材料及其迁移性质 一、有机太阳能电池器件结构及电池参数 1、太阳能电池分类及效率： 1）无机太阳能电无机太阳能电池（寿命可寿命可达15~30年年） 晶体本体材料：单晶硅(~25%)、多晶硅(~20%) 、磷化铟单晶(~22%)、 砷化镓单晶(~25%)、砷化镓多晶(~18%) 薄膜电池：无定型硅或微晶硅(~15%)、多晶硅(~17%) 、 砷化镓薄膜(~23%)、铜铟镓硒多晶CIGS (~18%) 、 碲化镉多晶(~16%) 2 ）有机太阳能电池 染料敏化TiO 电池：(~10%，寿命5000h) 2 聚合物本体异质结薄膜电池：(~9%，Konarka 1%效率14个月无效率降) 小分子（双层或多层）异质结薄膜电池：(~7%，无权威寿命数据) 单晶硅和多晶硅电池可以统称为晶硅电池单晶硅和多晶硅电池可以统称为晶硅电池，，它们的原它们的原 料多晶硅生产中能耗极高，发电成本高。 上述多种薄膜太阳能电池的薄膜沉积速度慢，通常需 要在多晶硅价格高才相对晶硅电池有成本优势要在多晶硅价格高才相对晶硅电池有成本优势。某些薄膜某些薄膜 电池还面临稀有元素价格高昂的问题或者是毒性问题。 染料敏化电池的主要问题是染料容易被TiO 光催化 2 降解降解，寿命短寿命短。有机小分子太阳能电池的问题是需使用高有机小分子太阳能电池的问题是需使用高 真空设备，生产环节效率低。 聚合物太阳能电池的优势在于其印刷生产潜力，轻 和薄及柔性是其突出特点和薄及柔性是其突出特点，适合应用于特殊场合适合应用于特殊场合。 2、典型的有机太阳能电池结构 2.1、染料敏化TiO2 电池 液体电解质或 负极 尽量透明 不吸收光 正极 液体电解质或 2.2、小分子蒸发成膜器件 层状单异质结 共蒸发本体异质结 2.3、聚合物旋涂成膜器件 聚合物单层 （（效率低效率低）） 聚合物/聚合物双层 聚合物:聚合物BHJ （1.5％） （1.4%） 聚合物聚合物/C60/C60双层双层 聚合物聚合物:PCBM:PCBM BHJBHJ （效率低） （~9% ） 3、有机太阳能电池原理性过程 4、有机太阳能电池主要的器件参数 1、开路电压(Open circuit voltage) ：Voc (V) 2 、短路电流(Short circuit current) ：Isc (mA/cm2 ) 3、填充因子填充因子(Fill factor) ：FF 4 、能量转换效率(Energy conversion efficiency) ：ECE 或PCE (%) 55、((单波长光照的单波长光照的))光敏光敏(Ph(Phottosensitiitivitity)) ：PSPS (A/W)(A/W) 6、(单波长光照)外量子效率(External quantum efficiency) ：EQE或IPCE (%) ECE = FF ×Isc ×Voc / Pin FFFF == PmaxPmax // (Isc(Isc ××Voc)Voc) = (Imax ×Vmax) / (Isc ×Voc) PSPS = II