双无机传输层在有机太阳能电池中的应用研究

发布时间：2022-01-23 03:01

　　随着人类环保意识的增强,越来越多的人开始关注环境污染所带来的影响与危害,研究与利用新型的可再生能源已经得到许多国家的重视。但是如何高效的利用可再生能源一直是困扰研究人员的问题。太阳能作为清洁能源的典型代表,其蕴含着巨大的能量,但却得不到合理利用。太阳能电池可以将光能有效的转变成为电能,因此关于太阳能电池的研究与利用从未停止。因为硅单质加工技术的稳定发展和逐渐成熟,无机太阳能电池率先映入人们的眼帘,随着科技的不断进步,硅太阳能电池的效率已经接近理论极限,而且加工成本一直居高不下,所以部分研究人员将研究重点转到有机太阳能电池。有机太阳能电池具有易制备,成本低,柔性可穿戴,可大面积印刷的特性。制备更好的有机太阳能电池,一直是科研工作者们努力研究的方向,但是有机太阳能电池目前还处在实验室研究阶段,性能也不是十分稳定,吸收光谱窄,光能吸收少,光电转化效率低下,一直是困扰着研究人员的关键问题。克服上述关键问题,提高有机聚合物太阳能电池的稳定性和效率迫在眉睫。本文将致力于从优化载流子传输损失,改善活性层同传输层的界面接触,减小传输电阻的角度来改善有机聚合物太阳能电池的光电转化效率。首先,本文使用的有... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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第一章引言2人类共同居住在同一个地球村，应该珍惜不可再生能源，加强对于不可再生能源的保护与利用[1-2]。2018年发布的《全球可再生能源现状报告》总结了过去十年间可再生能源的发展状况。如图1.2所示。光伏产业已经连续第二年成为新增装机排行榜榜首。2017年光伏新增装机容量为98GW，相比于2007年增加了90GW，累计装机总量达到402GW。图1.22007-2017年，全球光伏发电装机和年新增装机情况太阳已经为地球服务了上万年，保守估计，太阳还能够为我们提供几十万年的阳光与热量。太阳能作为清洁能源的代表，如果不能够得到适当的应用，将是一种极大的浪费。因此如何有效的利用太阳能得到了许多研究者的关注，是一个亟待解决的问题。随着科技发展，人们发现太阳能电池是利用和转化太阳能的一种有效方式，各种太阳能电池的模型与研究应运而生。太阳能电池利用光电转化作用将光能转化为电能，然后通过连接外电路进行做功。但是太阳能电池存在一个难以忽略的问题，即光电转化效率低，能量利用率差。成熟的无机硅太阳能电

第一章引言3池受限于自身的材料，转化效率的上限理论上只有25%，所以科研人员将研究的主体转向有机太阳能电池。相比于无机太阳能电池，有机太阳能电池具有容易制作，成本低，有发展潜力的特性。如图1.3所示，其选取可以吸光的高分子有机材料作为活性层，利用光电效应将能量大于禁带宽度的光子转化为电子，然后通过电子和空穴传输层将激发的电子和空穴运送到电池的两端。可穿戴电子设备将会随着科技发展给人类生活带来的一个新的变化，而可穿戴设备如何进行充电将是一个困扰着科研人员的新问题。因此有机太阳能电池的研究和发展显得至关重要。如果能够将有机太阳能电池投入生产并有效利用，那么人类所遇到的能源危机便可以得到有效的缓解[3-4]。图1.3（a）无机太阳能电池示意图（b）有机太阳能电池示意图虽然有机聚合物太阳能电池存在着很多的优点，但是它却一直没有在市场上得到应用，电池的性能低一直是困扰着研究人员的原因之一。首先，有机聚合物太阳能电池的光电转化效率低，光能吸收少。太阳光由多种不同频率的光组成，其波长的跨度很广。但是每种有机聚合物活性层的光吸收特性图谱都不尽相同，导致活性层只能对某一频段的太阳光进行吸收，也就造成了太阳光的利用率比较低；其次，太阳光被活性层吸收以后，活性层要将光电效应产生的载流子通过传输层传输到电池的两端。由于传输过程中存在着很多的缺陷与势垒，所以电子和空穴在进行移动传输过程中会发生大量的淬灭与复合，只有很少量的载流子可以顺利通过传输层传递到电池两端；另外，有机聚合物太阳能电池的稳定性比较差，长时间暴露在空气中可能导致效率发生急剧下降；其次，有机物太阳能电池的制作手法还不是很成熟，目前还处于实验室的摸索阶段。由以上的总结我们可以看出，提高有?

【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光伏建筑一体化[J]. 龙文志.  建筑节能. 2009(07)



本文编号：3603461