有机聚合物太阳能电池给体材料的研究进展
2020-07-13贾志艳秦红梅杨建业
山东化工 2020年11期
关键词:效率
贾志艳,秦红梅,杨建业
(西安科技大学 材料科学与工程学院,陕西 西安 710054)
太阳能电池(SCs)可将太阳能直接转化为电能,是太阳能利用的最有效的形式。目前,以单晶、多晶和无定形无机材料为基础的太阳能电池占据着光伏市场的主导地位,但由于成本太高限制了其大规模发展[1]。而有机太阳能电池具有制造工艺简单、生产成本低、重量轻、可柔性加工等优势,近年来受到国内外学术界的广泛关注并得到快速的发展[2]。
典型的有机太阳能电池的器件结构是由铟锡氧化物(ITO)透明阳极、光活性层(活性层是将给体和受体材料共同溶解于溶剂中,旋涂成膜)以及金属阴极组成。其工作原理主要包括以下四个过程:①吸收太阳光产生激子;②激子扩散到给受体界面处;③激子在给受体界面发生解离;④传输和收集电荷。目前基于聚合物给体材料的有机太阳能电池的能量转换效率超过了16%[3],表现出优异的应用前景和发展潜力。但与无机太阳能电池相比,有机聚合物光伏器件在转化效率、光谱响应范围及电池稳定性等方面还处于劣势。各种研究表明,要达到较高的光电转换效率,所合成的共轭聚合物太阳能电池给体材料应该具有这样一些性质[4]:①在太阳光范围内具有宽而强的吸收;②能级应该与受体材料相匹配;③空穴迁移率应较高;④具有较好的溶解性、成膜性和稳定性。为改善有机光伏电池的性能,寻求具有更高电荷分离效率和稳定性的有机聚合物是光伏材料研究的一个重要方向,也是实现有机光伏工业化的关键。……
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