有机2f无机杂化光伏器件及其电极的修饰

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1、万方数据大连理工大学硕士学位论文(5)电荷收集：经过给体材料和受体材料的电子和空穴将会传输到相应电极，被正负电极收集，之后产生了光生电流和光生电压。1．2．3太阳能电池的分类太阳能电池的种类很多，按照材料划分可以分为三类：无机化合物太阳能电池，硅太阳能电池和有机太阳能电池【131。(1)硅太阳能电池硅太阳能电池被认为是第一代太阳能电池，主要以硅材料为核心，其中按照硅的结晶形态可以分为三类：多晶硅太阳能电池，单晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池【13'14】。单晶硅太阳能电池的技术最成熟，发展历史最久，它的转换

2、效率也最高。1954年，Fuller、PearSon和Chapin【15】首次制成了单晶硅太阳能电池的光电转化效率为4．5％，从此单晶硅太阳能电池得到了迅速的发展，目前实验室能够达到的最高转换效率为24．7％【161。单晶硅的效率虽然高，但是它的制造成本却很高，为了更有效地利用硅材料，现在的电池朝向薄膜化发展。多晶硅太阳能电池生产成本较低，但是它的转换效率却不低，可以实现在廉价衬底上生长。目前实验室效率能够达到20．4％【16】，商业化的能达到15％左右。制备方法一般采用化学气相沉积法，也可以采用液向外延法

3、和溅射沉积法。由于多晶硅太阳能电池具有能耗低、性能稳定、产量高、无光致衰退效应等优点【17】，目前市场份额越来越高。非晶硅太阳能电池118J在弱光条件下能够发电，并且非晶体硅材料有简单的制备工艺和比较高的太阳光吸收系数，还能直接在廉价衬底上进行生长，比如玻璃或者不锈钢等，使它成为了薄膜太阳电池的良好材料，大大的降低了生产成本，有效地减小了光致衰减效应。目前，单结非晶硅电池的转化效率已经大于了10％，而多结非晶硅电池的光电转化效率已经超过了12％【16】。制备非晶硅电池采用的方法主要包括等离子体增强化学气相沉

4、积法、反应溅射法和LPCVD法等，主要衬底包括玻璃或者不锈钢片。(2)无机化合物太阳能电池无机化合物太阳能电池被认为是第二代太阳能电池。由于硅材料比较昂贵，为了取代硅材料，人们不断地在寻找新的材料，其中包括砷化镓、碲化镉、铜铟硒等无机化合物材料。无机化合物太阳能电池主要包括IⅡ．V族(如砷化镓、磷化镓等)，II．Ⅵ族(如硫化镉、碲化镉等)及I．Ⅲ．Ⅵ族(如铜铟硒)化合物半导体太阳能电池【19，201。(3)有机太阳能电池有机太阳能电池主要以有机物为主的太阳能电池，它的主要优点是制备工艺简单，成本低并且轻薄环

5、保131。1986年，美国柯达公司的邓青云博士【21】制备了双层异质结构的万方数据有机／无机杂化光伏器件及其电极的修饰有机薄膜太阳能电池，在标准光强的测试条件下，能量转换效率达到1％，这一发现具有重大的历史意义。这一发现对有机太阳能电池的发展具有很大的推动作用。有机太阳能电池的组成部分主要分为透明导电铟锡氧化物ITO作为阳极，有机活性层和阴极电极，有机活性层一般利用共轭聚合物作为给体，富勒烯的衍生物作为电子受体。阴极电极通常利用功函数低的Al，Mg，Ag等。有机太阳能电池的结构分为两种：正置结构和倒置结构【

6、221，如图1．2所示。AnodeH口Ie翦am删in‘LaVerA确垤blI『er引ectrOn怕一spo喇鸭b1I『erITo，GIassCalhode￡}e吐陷nThn华。代inELa社rAct№La扮rHole了}ansport；ngLaIVer11．o，Gla5s图1．2有机太阳能电池的结构图：正置结构(左)，倒置结构(右)Fig．1．2nes仃uctureillus仃撕onoforg肌icsoIarcellS：nomals仃uCtu陀(1e蛳nverteds仃u咖re(ri曲t)目前改善有机太阳

7、能电池光电转换效率的方法主要包括以下几个方面：给体材料和受体材料的选取和厚度的优化，通过对厚度的优化，使得激子的传输效率达到一个最大值，从而实现效率的提高；其次可以通过调控电极和活性层之间的势垒高度，这样就能使激子解离后能够更多地被电极收集，使得电子空穴的传输效率提高，有利于电荷的传输和收集，从而提高了器件的效率。目前，有机太阳能电池的效率虽然远远地不如硅太阳能电池，但是有机太阳能电池相比于传统的太阳能电池，具有很大的潜力，具有很大的发展前途。1．3太阳能电池的基本性能参数对于传统的有机太阳能电池器件我们通

8、常用开路电压V科短路电流I鼢填充因子FF、能量转换效率”串联电阻Rs和并联电阻Rsh等参数进行表征器件性能的好坏。如图1．3所示，为有机太阳能电池在光照下的伏安特性曲线图。本文测试I．V曲线图主要用Kei伽ey2611Asource．meter，如图1．4所示。万方数据大连理工大学硕士学位论文／＼}v州／、lm一／厂Voc}，_／’m+一lsF；万方数据有机／无机杂化光伏器件及其电极的修饰图1．4太阳能电池测试设