有机太阳能电池载流子陷阱效应及相关器件物理的研究

发布时间：2024-12-26 02:03

　　随着全球范围内的人口增加,人类对能源的需求量与日俱增。为了解决能源短缺与日益增加的能源需求之间的矛盾,科研界和工业界都在积极探索新的能源利用方式,其中就包括了对太阳能电池进行的大量研究。到目前为止,太阳能电池已发展到基于溶液加工工艺的第三代水平。作为其中的典型代表,本体异质结结构有机薄膜太阳能电池以其成本低、可溶液旋涂成膜、可大批量卷对卷生产等独特优势在推进第三代光伏技术革新中发挥出重要作用。随着人们对有机太阳能电池相关分子工程、界面工程和器件工艺的深入探索,众多新颖、高性能的有机给受体分子材料以及界面修饰材料被开发出来,用以改善活性层中的电荷产生以及界面处的电荷抽取等性质,电池光电性能得到了长足发展。与此同时,新型给体材料的不断丰富也促使科研人员将兴趣越来越多地集中到更深层工作机理的研究上。对电池内部多个复杂物理过程及其限制因素的理解和认识成为指导材料设计、工艺优化并进一步提高器件性能的关键。有机太阳能电池中的物理过程包含了激子生成并扩散、电荷转移、激子分离、载流子传输、载流子抽取和收集等。其核心是以分子之间的载流子传输为媒介的能量传递过程。在这个过程中,载流子很容易被分子局域态或界面...

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图1.1美国国家可再生能源中心2016年发布的认证光电转换效率示意图

美国国家可再生能源中心2016年发布的认证光电转换效阳能电池的结构及工作原理太阳能电池，有机太阳能电池也包含核心的吸光活性层以

图1.2单层电池(a)、平面异质结电池(b)、本体异质结电池(c)结构图

图1.3有机太阳能电池暗态、光照下的J-V曲线以及功率密度曲线

当源表输出电压与电池两端光生电动势大小相等方，此时就等效得到了电池的开路电压（Voc），当源表输出电压为为短路电流密度（Jsc）。第四象限部分J-V乘积的绝对值反映电池.3中绿色虚线所示，其峰值对应的点为最大功率输出点（max对应着电压VMPP和电流JMPP。因此PC....

图1.4有机半导体能带结构图(a)；典型的材料吸收光谱(b)

无机半导体是以共价键结合成的原子晶体，电子波函数在整个形成一种带内的准自由电子/空穴输运，因此可以用能带理论对电子性质加料是由非共价键的分子间相互作用力构成的分子晶体，缺少周期性的晶性质来源于分子内π电子的共轭性。常见的苯环、噻吩环、硒吩环、蒽的结构单元。首先由这些共轭单元构....

本文编号：4020356