有机太阳能电池

<<深亚微米集成电路工艺技术报告>> 题目：有机太阳能电池 学院：电子科学与工程学院 班级：26 班 学号：1211022602 姓名：董程宏 有机太阳能电池 太阳能是一种取之不尽用之不竭的可再生资源, 不产生任何的环境污染, 为了能充分利用这种天然能源,人们研制和开发了太阳能电池. 太阳能电池的工作原理是利用光敏材料吸收光能后发生光电转换. 由于传统的无机半导体太阳能电池制备工艺精细, 造价昂贵, 不利于大规模推广. 正因为如此, 人们便开始寻求价格更加低廉、适于大规模推广的新型太阳能电池, 而有机太阳能电池便应运而生. 与无机半导体相比, 有机半导体的制造成本更低, 而且有机物太阳能电池的制备工艺简单, 材料价廉易得, 因此有机太阳能电池已经成为当前研究的热点. 1 有机太阳能电池简介 1.1 有机太阳能电池基本原理 太阳能电池的基本原理是基于半导体异质结或金属半导体界面附近的光伏效应, 所以又称为光伏电池.当光子入射到光敏材料时, 激发材料内部产生电子和空穴对, 在静电势能作用下分离, 然后被接触电极收集,这样外电路就有电流通过. 有机太阳能电池利用的也是光伏效应. 在太阳光的照射下有机材料吸收光子, 如果该光子的能量大于有机材料的禁带宽度 E, 就会产生激子(电子空穴对). 激子的结合能大约为 0.2～1.0 eV, 高于相应的无机半导体激发产生的电子空穴对的结合能,因此激子不会自动解离. 两种具有不同电子亲和能和电离势的材料相结触, 接触界面处产生接触电势差, 可以驱动激子解离. 单纯由一种纯有机物夹在两层金属电极之间制成的肖特基电池效率很低, 后来将 p 型半导体材料(施主 Donor)和 n 型半导体材料(受主 Acceptor)结合,发现两种材料界面处激子的解离非常有效, 这就是通常所说的 p-n 异质结型太阳能电池. 一般用来评价太阳能电池的指标有:开路电压( Voc )、短路电流密度( Jsc ) 、填充因子 ( FF) 、光电转换( IPCE)、能量转换效率(η )。本文中我们主要效率 用能量转换效率、光电转换效率来衡量太阳能电池性能的优劣。 开路电压定义为电池在开路条件下的输出电压,此时电池的输出电流为零。 短路电流密度定义为电池在短路条件下单位面积工作电流，此时电池的输出电压为零。 填充因子定义为电池最大输出功率与开路光电压与短路光电流乘积的比值。在电流-电压（I-V）曲线上，填充因子是两个矩形面积之比。实用太阳能电池的填充因子应该在 0.6-0.75. 光电转...