第4章有机柔性太阳能电池VIP免费

4.1概述主要内容：1、有机薄膜电池的结构；2、有机薄膜电池材料种类及特性；3、激子概念及类型；4、有机柔性电池发电原理；5、有机柔性电池的优缺点4.1概述有机薄膜电池概念：广义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。4.1概述有机薄膜电池的归类：太阳能电池材料类型4.1概述有机薄膜电池的发展历史：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。第一个有机光电转化器件是由Kearns和Calvin在1958年制备的，其主要材料为镁酞菁(MgPc)染料，染料层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，光电转化效率低得让人都不好意思提。4.1概述有机薄膜电池的发展历史：1986年，柯达公司的邓青云博士.光电转化效率达到1％左右。时至今日这种双层膜异质结的结构仍然是有机太阳能电池研究的重点之一。4.1概述有机薄膜电池的发展历史：1992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。此后，以C60为电子受体的双层膜异质结型太阳能电池层出不穷。4.1概述有机薄膜电池的发展历史：但激子仍只能在界面区域分离，离界面较远处产生的激子往往还没移动到界面上就复合了。而且有机材料的导电性很差，在界面上分离出来的载流子在向电极运动的过程中大量损失。这两点限制了双层膜电池的光电转化效率。研究人员在双层膜太阳能电池的基础上又提出了一个重要的概念：混合异质结(体异质结)电池。4.1概述有机薄膜电池的结构：1、玻璃2、透明导电极3、有机物半导体材料4、金属电极4.1概述有机薄膜电池材料的类型及性质：1、施主材料能够吸收太阳光并产生激子（电子-空穴对）容易给出电子，吸收空穴2、受主材料不能吸收太阳光并产生激子（电子-空穴对）容易给出空穴，吸收电子4.1概述有机薄膜电池的结构类型：1、单层膜结构两个金属电极之间夹一层有机物吸光材料。2、双层膜结构由一层施主有机材料和一层受主有机材料构成，交界面为平面。4.1概述有机薄膜电池的结构类型：3、体异质结（混合型）施主材料和受主材料混合在一起，两种材料的交界面不是平面。4.1概述激子的概念及激子类型：1、激子概念激子是被束缚的电子空穴对，是受激后的准粒子。光照后，电子吸收光子能量后摆脱有机分子束缚成为自由电子，但是电子-空穴仍相互吸引而成为激子，即激子是存在相互作用的电子空穴对。4.1概述激子的概念及激子类型：2、激子类型激子可以分为瓦尼尔-莫特激子和弗仑克尔激子。瓦尼尔-莫特激子为松束缚激子，相互作用很弱，对应能量为0.01eV。存在于晶体硅中。弗仑克尔激子为紧束缚激子，相互作用很强，对应能量为0.3eV。存在于有机施主材料中。4.1概述激子的概念及激子类型：3、激子自旋方向类型单线态激子被激发的电子自旋方向与基态电子自旋方向相反。对有机电池发电有贡献，但复合非常快，少子寿命非常短（在纳秒量级）。三线态激子被激发的电子自旋方向与基态电子自旋方向相同。对有机电池发电无贡献，但复合非常慢，少子寿命非常长（在毫秒量级）。4.1概述有机电池光伏发电原理：1、施主材料吸收太阳光，产生单线态激子。2、激子从施主材料扩散到界面处发生分离。3、空穴通过施主材料传输到透明电极处，并被电极收集。4、电子通过受主材料传输到电极处，并被金属电极收集。4.1概述有机电池光伏发电损耗：1、单线态激子寿命很短，很容易重新复合。2、分离后的电子和空穴在界面处又可能重新复合。3、半导体导电性差造成串联电阻损失。4.1概述有机柔性电池的优点：1、设备成本低。2、原材料用量少（100纳米）。3、电性能可调，可以按照需要合成有机物，调节吸收光谱和导电特性。4.1概述有机柔性电池的缺点：1、电子-空穴分离较难。2、有机物半导体导电性差，损耗大。3、转换效率衰减快，使用寿命低于无机半导体电池。4、器件不易封装严密，易受潮而失效。第二次作业1、通过对比无机薄膜电池的发...