有机薄膜太阳能电池.pdf

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1、有机薄膜太阳能电池／郭军等·５１·有机薄膜太阳能电池＊郭军，李博，胡来归（浙江工业大学理学院应用物理系，杭州３１００２３）摘要有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的关注。综述了有机薄膜太阳能电池主要的两种器件结构的研究进展，即基于无机异质结发展出来的双异质结型有机太阳能电池和基于扩展双层异质结活性层受限的接触面积而提出的体异质结型太阳能电池；阐述了这两种器件结构的工作原理、影响有机太阳能电池光电转换效率的因素以及两种结构的不足之处，并展望了有机太阳能电池发展的广

2、阔前景。关键词太阳能电池异质结光电转换效率工作原理中图分类号：Ｏ４６４文献标识码：ＡＯｒｇａｎｉｃＴｈｉｎＦｉｌｍＳｏｌａｒＣｅｌｌｓＧＵＯＪｕｎ，ＬＩＢｏ，ＨＵＬａｉｇｕｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２３）ＡｂｓｔｒａｃｔＯｒｇａｎｉｃｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ，ａｓａｋｉｎｄｏｆｎｅｗｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｐｏｔｅｎ

3、ｔｉａｌ，ｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｔｗｏｃｏｍｍｏｎｄｅｖｉｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｏｒｇａｎｉｃｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ，ｄｏｕｂｌｅｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｂｕｌｋｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃ－ｔｉｏｎａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｄｏｕｂｌｅｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎｉｎｏｒｇａｎｉｃｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｂｕｌｋｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｉｓ

4、ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｐａｎｄｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔａｃｔａｒｅａｏｆｐ－ｎｊｕｎｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｄｏｕｂｌｅｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｓｔｒｕｃ－ｔｕｒｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｔｈｅｓｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｓｗｅｌｌａｓｖａｒｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｏｒｇａｎｉｃｓｏｌａｒｃｅｌｌｓａｎｄｔｈｅｓｈｏｒｔ

5、ｃｏｍｉｎｇｏｆｔｈｅｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｂｒｏａｄｐｒｏｓ－ｐｅｃｔｓｏｆｏｒｇａｎｉｃｓｏｌａｒｃｅｌｌａｒｅｆｉｎａｌｌｙｇｉｖｅｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ，ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ，ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ键态，分别对应于最高已占轨道（Ｈｉｇｈｅｓｔｏｃｃｕｐｉｅｄｍｏｌｅｃｕｌａｒ０引言ｏｒｂｉｔａｌ，ＨＯＭＯ）和最低未占轨道（Ｌｏｗｅｒｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄｍｏｌｅｃｕ－现今占主导地位的

6、太阳能电池是以无机半导体为主要ｌａｒｏｒｂｉｔａｌ，ＬＵＭＯ），类似于无机半导体中的导带和价带。材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非根据目前所利用的有机半导体材料不同，有机太阳能电晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池发展方向主要分为两大类：小分子和聚合物型。有机小分池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－子材料容易合成和提纯，在成本上来说比高分子便宜，而且还原反应来提纯硅的方法，这一过程必然会使晶体硅太阳能小分子材料的纯度高，意味着光吸收效率高，

7、其载流子迁移电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵［１］。而率也相对高些。但是，小分子材料结构过于钢化，不溶解于有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有普通溶剂，导致制作成本相对较高。小分子材料采用的是平弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何面异质结构，即传统的双层薄膜型结构。聚合物虽然分散度在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体高，不易提纯，采光率低，但是可以溶解于普通溶剂中，且制材料加以取代，其中就包括有机太阳能电池的研究。作容易（可直接用旋涂

8、法制备），极大地降低了制备成本。聚有机太阳能电池的实现主要依赖于有机半导体材料中合物大都采用混合异质结构，即体异质结结构来弥补其带来的光电转换功能。这些材料都有着一个共同的电子结构，即的缺陷。这里的划分是对工作物质材料均为有机物而言，有共轭π电子。由碳原子的单键和双键交替形成的体系成为机与无机材料的混合使用并未计入其中。共轭体系［２］。在共轭体系中，每一个碳原子有几个等价的相１小分子有机太阳能电池互作用较强的α电子和一个相互作用较弱的π电子，并且π电子与这几个α电子所在的平面是垂直的。由于π电子