有机太阳能电池.ppt

2009年12月2日solarmer宣布，有机太阳能电池转换率已经达到7.9%，为世界最高。该公司10月份已经达到7.6%，之前其在《naturephotonics》2009年10月的一篇文章上提到的效率为6.77%有机太阳能电池的发展前景当大多数新型太阳能电池还处在实验阶段，其能效却已被不断夸大的时候，有机材料太阳能电池能够降低发电成本的潜能已经被实实在在地发掘并开始为人们所用，因为这些有机材料的半导体可以被大量生产并灵活运用于各个领域。01如今，世界各地的科学家和工程师们都在努力发展这一技术以更早达到商业化的目标。02有机太阳能电池小组人员：董红光、冯增威、郭亚东、黄锋、任明明、雍华、张一恒、张喜雯有机太阳能电池简介1有机太阳能电池工作原理2有机太阳能电池的优势与不足3有机太阳能电池的发展现状4有机太阳能电池的发展前景5总结6有机太阳能电池简介1硅太阳能2无机化合物半导体太阳能(硫化镉-硫化亚铜，砷化镓等)5塑料太阳能(高分子多聚物太阳能)4有机化合物太阳能以酞菁等等为集体材料制成的太阳能(小分子有机物太阳能)3敏化纳米晶太阳能(染料敏化太阳能)按材料分类太阳能的分类广泛的讲有机太阳能电池主要是利用有机小分子或有机高聚物来直接或间接将太阳能转变为电能的器件。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。定义：发展简史有机太阳能电池是一种正在进行研究的新型电池。有机太阳能电池这个概念貌似很新，但其实它的历史也不短——跟硅基太阳能电池的历史差不多。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。121992年，土耳其人Sariciftci发现，激发态的电子能极快地从有机半导体分子注入到C60分子而反向的过程却要慢得多1993年，Sariciftci在此发现的基础上制成PPV/C60双层膜异质结太阳能电池。31986：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。2000年，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，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%。有机太阳能电池工作原理

有机太阳能电池中的基本物理过程：”01光被有机材料吸收后激发有机分子从而产生激子。光的吸收和激子的产生：02通常激子可以被电场、杂质和适当的界面所解离。激子的扩散和解离：03由于有机太阳能电池器件的厚度很薄，两个电极的功函数差值建立起来的电场较强，可以较为有效地分离自由载流子。载流子的收集：04有机太阳能电池中的基本物理过程图形成回路肖特基型双层结构体异质结型叠层结构四种结构的有机太阳能电池工作原理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。双层结构有机太阳能电池：基本物理过程为:光照射到作为给体的有机半导体材料上，产生激子，然后激子在给体和受体的界面解离，接着电子注入到作为受体的有机半导体材料中，空穴和电子得到分离。在这种体系中，电子给体为p型，电子受体则为n型，从而空穴和电子分别传输到两个电极上，形成光电流。与前述“肖特基型”电池相比，此种结构的特点在于引入了电荷分离的机制，使得在有机材料中产生的激子，可以较容易地在两种材料的界面处解离以实现电荷分离，极大的提高了激子解离的效率，从而获得电池器件效率的增大。体异质结型有机太阳能电池：基本物理过程为: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(