有机太阳电池数值模拟

发布时间：2022-01-16 11:19

　　过去的几十年里,环境和能源问题给人类长久生存制造了很大的困难。作为宇宙中最大的能量来源,太阳能必须要被充分利用以帮助人类在不久的将来实现可持续发展。基于无机硅材料的光伏器件在理论和实践上都已经得到了很好的发展,其单结器件的功率转换效率超过了20%。然而,硅工业最大的问题是空气污染和高额的制造成本,而且很难被轻易的缓解,这也是需要开发新的光伏技术的很重要的原因。作为一种新颖的材料,在过去的二十年间,有机光伏吸引了广泛的关注。基于有机材料的光伏器件有着诸多优点,例如,柔性,低成本,轻便以及大规模制备的可行性。最近,伴随着新型非富勒烯受体的井喷式发展,有机光伏的器件效率已经被提高到了接近15%,铺平了未来大规模生产的道路。与此同时,物理学家们也在紧跟着步伐,不断地进行着理论的创新和研发。这篇博士论文将主要围绕着理论模型,同时根据观测到的宏观的实验现象来给出器件物理层面的理解和解释。在理论背景部分,我们首先给出了关于太阳电池最为基础理论的详细的描述和推导,这样为我们之后拓展到有机光伏打下很好的基础。黑体辐射和细致平衡理论将会被首先提到,作为有机器件的参考,经典的p-n型光伏器件的基本理论也会被... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：349 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

(a)不同区域的人口增长；(b)由生产力和人口带来的真实人口增长；(c)不同区域的真实[1]

2(a) GDP增长和一次能源消耗； (b) 不同区域能源消耗的增长。*可再生能源包括风，地热能，生物能，以及生物燃料。数据来自 BP[1]。e 1-2 (a) Growth of GDP and primary energy consumptions; (b) Development ofmption in different regions. *Renewables includes wind, solar, geothermal, biomass, and bfrom BP.可再生能源和光伏图 1-3（a）显示了不同类型的燃料能源消耗的增长曲线。我可以看到，

第一章 绪论instein 的出现，光的本质才被正确的解释：光所携带的能量会随着光的波长而改变长越短，能量越高[5]。然而在二十世纪的前五十年，这项质的突破并没有促使科学实现高效的器件。直到在二十世纪五十年代，PN 结的发现才大大地提高了太阳电效率。在 1954 年，Bell 实验室的 Chapin, Fuller 和 Pearson 报导了有史以来的第一于硅的太阳电池，并且效率达到了 6%[6]。七十年代的时候，能源需求增加的非常得人们对光伏的兴趣大大的增加。之后到了九十年代，光伏生产也得到了飞速的。目前，基于硅太阳电池的器件效率已经超过了 20%，并且在全世界范围内都得广泛的使用。(a) (b)


本文编号：3592554