有机柔性太阳能电池

4.1 概述
有机薄膜电池的发展历史：
1986年，柯达公司的邓青云博士. 光电转化 效率达到1％左右。时至今日这种双层膜异质结 的结构仍然是有机太阳能电池研究的重点之一。
4.1 概述
有机薄膜电池的发展历史：
1992年，土耳其人Sariciftci发现，激发态 的电子能极快地从有机半导体分子注入到C60 分子而反向的过程却要慢得多。
被激发的电子自旋方向与基态电子自旋方向 相同。对有机电池发电无贡献，但复合非常慢， 少子寿命非常长（在毫秒量级）。
4.1 概述
有机电池光伏发电原理：
1、施主材料吸收太阳 光，产生单线态激子。 2、激子从施主材料扩 散到界面处发生分离。 3、空穴通过施主材料 传输到透明电极处，并 被电极收集。 4、电子通过受主材料 传输到电极处，并被金 属电极收集。
空穴
2、受主材料 不能吸收太阳光并产
生激子（电子-空穴对） 容易给出空穴，吸收
电子
4.1 概述
有机薄膜电池的结构类型：
1、单层膜结构 两个金属电极之间夹一
层有机物吸光材料。
2、双层膜结构 由一层施主有机材料
和一层受主有机材料构成， 交界面为平面。
4.1 概述
有机薄膜电池的结构类型：
3、体异质结（混合型） 施主材料和受主材料混合在一起，两种材料
激子。 瓦尼尔-莫特激子为松束缚激子，相互作用
很弱，对应能量为0.01eV。存在于晶体硅中。 弗仑克尔激子为紧束缚激子，相互作用很强，
对应能量为0.3eV。存在于有机施主材料中。
4.1 概述
激子的概念及激子类型：
3、激子自旋方向类型 单线态 激子
被激发的电子自旋方向与基态电子自旋方向 相反。对有机电池发电有贡献，但复合非常快， 少子寿命非常短（在纳秒量级）。 三线态 激子
1、扩散到界面处分离为电 子-空穴。 2、激子复合。 3、分离后的电子-空穴重新 回到界面处复合。
4.2体异质结电池
施主、受主界面形式：
1、双层膜异质结。 2、体异质结。 3、分子异质结。
4.2体异质结电池
施主、受主界面形式：
4、双轴型聚合物。
4.2体异质结电池
施主、受主材料：
1、施主材料。 常用不掺杂的共轭聚合物作施主材料，具有
研究人员在双层膜太阳能电池的基础上又 提出了一个重要的概念：混合异质结(体异质结) 电池。
4.1 概述
有机薄膜电池的结构：
1、玻璃 2、透明导电极 3、有机物半导 体材料
4、金属电极
4.1 概述
有机薄膜电池材料的类型及性质：
1、施主材料 能够吸收太阳光并产
生激子（电子-空穴对） 容易给出电子，吸收
4.1 概述Biblioteka 有机电池光伏发电损耗：1、单线态激子寿命很 短，很容易重新复合。 2、分离后的电子和空 穴在界面处又可能重新 复合。 3、半导体导电性差造 成串联电阻损失。
4.1 概述
有机柔性电池的优点：
1、设备成本低。 2、原材料用量少（100纳米）。 3、电性能可调，可以按照需 要合成有机物，调节吸收光谱 和导电特性。
可溶性，
4.2体异质结电池
施主、受主材料：
2、受主材料。 富勒烯衍生物作为受主材料，高度可溶。
4.3有机柔性电池优化
主要内容：
1、有机柔性电池优化方向； 2、效率机极限计算； 3、有机双结叠层电池；
4.1 概述
有机柔性电池的缺点：
1、电子-空穴分离较难。 2、有机物半导体导电性差，损耗大。 3、转换效率衰减快，使用寿命低于无机半导体 电池。 4、器件不易封装严密，易受潮而失效。
第二次作业
1、通过对比无机薄膜电池的发电量比晶体硅电 池的年发电量要高，简述主要原因。 2、简述薄膜电池有哪些优点。 3、简述在非晶硅三结叠层电池中，各结电池材 料的特点。
的交界面不是平面。
4.1 概述
激子的概念及激子类型：
1、激子概念 激子是被束缚的电子空穴对，是受激后的准
粒子。光照后，电子吸收光子能量后摆脱有机分 子束缚成为自由电子，但是电子-空穴仍相互吸 引而成为激子，即激子是存在相互作用的电子空 穴对。
4.1 概述
激子的概念及激子类型：
2、激子类型 激子可以分为瓦尼尔-莫特激子和弗仑克尔
4.2体异质结电池
双层膜电池结构缺点：
1、电由于激子寿命非常短，在还没有扩散到交 界面分离时，就复合掉了。
4.2体异质结电池
体异质结电池结构的优、缺点：
1、缩短了激子扩散到交界面的距离，从而减少 了激子的复合。 2、受主材料变薄，受主吸收电子能力变差。
4.2体异质结电池
体异质结中产生激子后的三种情况：
有机薄膜电池的归类：
太阳能电池材料类型
4.1 概述
有机薄膜电池的发展历史：
有机太阳能电池是一种正在进行研究的新型 电池。有机太阳能电池这个概念貌似很新，但 其实它的历史也不短——跟硅基太阳能电池的 历史差不多 。
第一个有机光电转化器件是由Kearns和 Calvin在1958年制备的，其主要材料为镁酞菁 (MgPc)染料，染料层夹在两个功函数不同的电 极之间。在那个器件上，他们观测到了200 mV 的开路电压，光电转化效率低得让人都不好意 思提 。
4.1概述
主要内容：
1、有机薄膜电池的结构； 2、有机薄膜电池材料种类及特性； 3、激子概念及类型； 4、有机柔性电池发电原理； 5、有机柔性电池的优缺点
4.1 概述
有机薄膜电池概念：
广义的讲有机太阳能电池主要是利用有机 小分子或有机高聚物来直接或间接将太阳能转 变为电能的器件。
4.1 概述
1993年，Sariciftci在此发现的基础上制成 PPV/C60双层膜异质结太阳能电池。此后，以 C60为电子受体的双层膜异质结型太阳能电池 层出不穷。
4.1 概述
有机薄膜电池的发展历史：
但激子仍只能在界面区域分离，离界面较 远处产生的激子往往还没移动到界面上就复合 了。而且有机材料的导电性很差，在界面上分 离出来的载流子在向电极运动的过程中大量损 失。这两点限制了双层膜电池的光电转化效率 。
第三次作业
1、简述镓铟铜硒（CIGS）电池有哪些优势。 2、简述大规模发展镓铟铜硒和碲化镉电池会遇 到什么问题。 3、简述有机电池光伏发电原理。
4.2体异质结电池
主要内容：
1、双层膜电池结构缺点； 2、体异质结电池结构优、缺点； 3、体异质结电池产生激子后的三种情况； 4、施主-受主界面的形式类型； 5、施主、受主材料