能源产业中的高分子之聚合物太阳能电池
聚氧乙烯聚氧丙烯高分子聚合物_解释说明以及概述
聚氧乙烯聚氧丙烯高分子聚合物解释说明以及概述1. 引言1.1 概述聚氧乙烯聚氧丙烯高分子聚合物是一种重要的聚合物材料，具有广泛的应用领域和前景。
它由聚氧乙烯和聚氧丙烯两个单体通过特定的工艺制备而成，结构上具有高度的可调性。
该高分子聚合物在医疗器械领域、环境保护以及能源行业等方面都展现出了良好的应用潜力，并与可持续发展密切相关。
1.2 文章结构本文将对聚氧乙烯聚氧丙烯高分子聚合物进行全面的解释和说明。
首先，我们将介绍该聚合物的定义以及其结构和特性。
然后，我们会详细介绍聚氧乙烯和聚氧丙烯这两种单体的特点和应用。
接下来，我们将探讨该高分子聚合物的工艺制备方法，包括反应条件、反应机制、催化剂选择以及实验操作步骤等方面内容。
之后，我们将重点关注该材料在医疗器械领域中的具体应用案例以及在环境保护和能源行业中的应用前景展望。
最后，我们将探讨可持续发展与聚合物材料创新之间的关系，并给出结论、未来研究建议和结束语。
1.3 目的本文的目的是全面了解聚氧乙烯聚氧丙烯高分子聚合物，并深入探讨其结构、特性、工艺制备方法以及在医疗器械领域和环境保护等行业中的应用前景。
通过对该材料相关信息的整理和总结，旨在提供给读者一个清晰而全面的认识，为今后的科学研究和工程实践提供参考依据，并为可持续发展与聚合物材料创新之间的关系探讨提供新思路。
2. 聚氧乙烯聚氧丙烯高分子聚合物解释说明2.1 聚合物定义聚氧乙烯聚氧丙烯高分子聚合物是由聚合物化学反应中的氧乙烯和氧丙烯两种单体通过化学键连接形成的高分子链状结构。
它是一种具有特殊化学性质和物理性质的材料，能够被广泛用于各个领域。
2.2 聚合物结构和特性聚氧乙烯聚氧丙烯高分子聚合物通常呈现出均匀连续的结构，其中以氧乙烯和氧丙烯单体单元共同组成。
这种高分子结构使得它具有较好的柔韧性、强韧度和延展性，并具有很好的耐化学腐蚀性能、电绝缘性能和耐候性能。
2.3 聚氧乙烯和聚氧丙烯的特点和应用在聚合物中，引入不同比例的氧乙烯和氧丙烯可以改变材料的特点。
导电高分子材料在太阳能电池中的应用
导电高分子材料在太阳能电池中的应用随着对可再生能源研究的不断深入，太阳能电池作为一种非常广泛应用的新型能源技术，成为了可持续发展的重点之一。
而在太阳能电池中，导电高分子材料的应用，更是被越来越多的研究者所青睐。
一、导电高分子材料概述导电高分子材料，简单来说，就是指具有导电性质的高分子材料。
由于其独特的基本结构和电学性质，使得它们具备了高导电率、导电稳定性和高光电转换效率等特点，赋予了其在太阳能电池中的广泛应用价值。
目前，常见的导电高分子材料主要包括有机导电高分子材料和无机导电高分子材料两类。
其中，有机导电高分子材料性质柔软、可塑性强、容易加工，常见的有：聚咔唑、聚苯胺、聚噻吩等。
而无机导电高分子材料则主要由金属氧化物、碳基材料等组成，从而具有优异的导电性能，比如：氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铋(Bi2O3)等。
二、导电高分子材料在太阳能电池中的应用1、有机太阳能电池(Organic Solar Cell，OSC)有机太阳能电池是由有机导电高分子光敏材料组成的光电转换器件。
其基本结构是聚合物和全染料太阳能电池(P-Type/N-Type)。
在有机太阳能电池中，导电高分子材料可以应用于有机太阳能电池的所有层次，包括光敏层、电子传输材料层、电极材料层等。
其中，光敏层是太阳能电池的重要组成部分，其能够吸收光的能量并转换为电能。
导电高分子材料可作为有机太阳能电池的光敏层，具有优异的光电转换效率、稳定性等特点。
同时，聚合物的可调制性使得光敏层能够通过对聚合物的相关合成技术进行调控，从而实现光电转换效率的提高。
2、无机太阳能电池(Inorganic Solar Cell，ISC)无机太阳能电池是由无机导电高分子光敏材料组成的光电转换器。
同样地，导电高分子材料在无机太阳能电池中也可以应用于多层次组成部分。
在无机太阳能电池中，光敏层通常是由银锡硒(Ag(In)Se)、铜铟硒(CuInSe2)等无机材料构成的。
环氧树脂在太阳能光伏上的应用
环氧树脂在太阳能光伏上的应用环氧树脂在太阳能光伏上的应用通用文档第1篇环氧树脂在太阳能光伏上的应用随着全球能源危机的加剧，人们对可再生能源的需求日益增加。
太阳能光伏作为一种清洁、可再生的能源，已逐渐成为人们关注的焦点。
环氧树脂作为太阳能光伏领域的重要材料之一，具有优异的物理和化学性能，对于提高太阳能光伏组件的性能和稳定性起着至关重要的作用。
本文将详细介绍环氧树脂在太阳能光伏上的应用。
一、环氧树脂的概述环氧树脂是一种高分子聚合物，由环氧氯丙烷和多元醇等原料经缩聚反应而成。
它具有优良的粘结性能、电绝缘性能、化学稳定性能和热稳定性，广泛应用于电子、电气、建筑、化工等领域。
近年来，随着太阳能光伏产业的迅速发展，环氧树脂在光伏领域的应用也日益广泛。
二、环氧树脂在太阳能光伏上的应用1.太阳能光伏组件的封装材料环氧树脂具有优异的耐候性和耐老化性能，是太阳能光伏组件封装材料的首选。
在太阳能光伏组件的制作过程中，环氧树脂被用作封装材料，将电池片、背板和框架等组件部件牢固地粘结在一起，保护电池片免受水分、氧气和紫外线等环境因素的影响，从而提高组件的使用寿命和稳定性。
2.太阳能光伏组件的绝缘材料环氧树脂具有优良的电绝缘性能，可作为太阳能光伏组件的绝缘材料。
在组件的制作过程中，环氧树脂被用作绝缘层，覆盖在电池片的表面，防止电池片短路，提高组件的安全性能。
3.太阳能光伏组件的填充材料环氧树脂具有较高的硬度和耐磨性，可作为太阳能光伏组件的填充材料。
在组件的制作过程中，环氧树脂被用于填充电池片和背板之间的空隙，提高组件的机械强度和稳定性。
4.太阳能光伏组件的涂层材料环氧树脂具有优良的附着力和耐腐蚀性能，可作为太阳能光伏组件的涂层材料。
在组件的制作过程中，环氧树脂被用作涂层，涂覆在电池片和背板的表面，保护组件免受环境因素的侵蚀，从而提高组件的耐久性和稳定性。
三、环氧树脂在太阳能光伏产业的发展趋势随着太阳能光伏产业的迅速发展，对环氧树脂的需求也日益增加。
高分子材料在能源领域中的应用前景
高分子材料在能源领域中的应用前景近年来，高分子材料在能源领域中的应用越来越受到人们的重视。
由于其优异的性能和可塑性，高分子材料已经在太阳能、储能、电池等领域得到广泛应用，并具有着巨大的市场潜力。
本文将从太阳能、储能、电池等方面探讨高分子材料在能源领域中的应用前景。
一、太阳能太阳能作为一种清洁、可再生的能源形式，在未来得到广泛应用的前景极好。
高分子材料在太阳能领域中的应用已经得到了广泛的研究和探索，并在很多方面都取得了重要的进展。
例如，高分子材料可以用于太阳能电池和光伏材料的制造中，可以有效地提高太阳能电池和光伏材料的光电转换效率和稳定性。
此外，高分子材料还可以用于太阳能的热利用，例如太阳能热水器、太阳能电池板的制造等。
因此，太阳能领域中的高分子材料应用前景非常广阔，具有广泛的市场和经济价值。
二、储能随着能源需求的不断增长，储能技术的研究和发展变得越来越重要。
高分子材料在储能领域中的应用，尤其是在超级电容器和锂离子电池方面，已经得到了广泛的研究和探索。
高分子材料的独特结构和化学性质使其成为一种理想的超级电容器电极材料，可以显著提高超级电容器的能量密度和功率密度，并具有长寿命、高稳定性等优点。
另外，高分子材料还可以作为锂离子电池的正极材料，可以代替传统的锂钴酸鉴材料，并具有更高的能量密度和安全性。
因此，高分子材料在储能领域中的应用前景非常广阔，具有重要的经济和社会价值。
三、电池电池作为一种重要的能源储存和转换形式，在现代社会得到广泛应用。
高分子材料在电池领域中的应用已经得到了广泛的研究和探索。
例如，高分子材料可以用于锂离子电池和钠离子电池的制造中，可以有效提高电池的能量密度、循环寿命和安全性。
此外，高分子材料还可以用于超级电池、燃料电池等领域，具有广阔的应用前景。
因此，高分子材料在电池领域中的应用前景非常广阔，具有极大的市场和经济价值。
总之，高分子材料在能源领域中的应用前景非常广阔，已经成为研究和发展的热点之一。
高分子凝胶的能源应用
高分子凝胶的能源应用高分子凝胶是一种由高分子聚合物构成的三维网络结构，具有多孔性和高比表面积的特点。
由于其独特的结构和性质，高分子凝胶在能源领域具有广泛的应用前景。
本文将探讨高分子凝胶在能源领域的应用，包括锂离子电池、超级电容器、柔性太阳能电池等方面的应用。
一、高分子凝胶在锂离子电池中的应用锂离子电池作为目前最为普遍的便携式电源装置，其性能的提升一直是科研人员关注的焦点。
高分子凝胶作为一种优秀的电解质材料，可以有效提高锂离子电池的性能。
首先，高分子凝胶具有良好的离子传导性能，可以提高电池的充放电速率，延长电池的循环寿命。
其次，高分子凝胶还具有较高的机械强度和柔韧性，可以有效减少电池在充放电过程中的体积变化，提高电池的稳定性和安全性。
因此，将高分子凝胶应用于锂离子电池中，可以显著提高电池的性能指标，推动电池技术的发展。
二、高分子凝胶在超级电容器中的应用超级电容器作为一种高功率、高能量密度的储能装置，具有快速充放电、长循环寿命等优点，被广泛应用于电动汽车、可再生能源等领域。
高分子凝胶作为超级电容器的电解质材料，可以提高电容器的能量密度和功率密度。
高分子凝胶具有较高的离子传导性能和较低的内阻，可以降低电容器的能量损耗，提高电容器的效率。
此外，高分子凝胶还可以增加电容器的循环寿命和安全性，使电容器具有更长的使用寿命和更高的安全性能。
因此，高分子凝胶在超级电容器中的应用具有重要意义，可以推动超级电容器技术的发展。
三、高分子凝胶在柔性太阳能电池中的应用柔性太阳能电池具有重量轻、可弯曲、易于制备等优点，适用于建筑一体化、便携式充电器等领域。
高分子凝胶作为柔性太阳能电池的电解质材料，可以提高电池的稳定性和耐久性。
高分子凝胶具有良好的机械柔韧性和化学稳定性，可以有效减少电池在弯曲过程中的损伤，延长电池的使用寿命。
同时，高分子凝胶还可以提高电池的光电转换效率，增加电池的发电量。
因此，将高分子凝胶应用于柔性太阳能电池中，可以提高电池的性能和稳定性，推动柔性太阳能电池技术的发展。
高分子材料在能源领域的应用研究
高分子材料在能源领域的应用研究一、引言能源是现代社会发展的不可或缺的重要资源，在全球能源短缺的背景下，绿色可持续能源的研究与应用成为了人们迫切关注的热点领域。
高分子材料因其优异的力学性能、耐化学腐蚀性和可塑性，在能源领域占有重要的应用地位。
本文将从高分子电解质、高分子太阳能电池和高分子燃料电池三个方面综述高分子材料在能源领域的应用研究进展。
二、高分子电解质高分子电解质是一种利用高分子材料作为电解质而制成的电池材料，具有无污染、安全、轻便等特点，因此在太阳能、燃料电池等能源领域中广泛应用。
高分子电解质的研究可以分为传统高分子电解质和高分子固态电解质两个方向。
1.传统高分子电解质传统高分子电解质通常是将高分子材料与溶剂混合制成溶液，然后将其涂覆在电极表面，以达到电极间传输离子的效果。
目前，人们主要将高分子材料分为两类：一类是阴离子高分子电解质，另一类是阳离子高分子电解质。
（1）阴离子高分子电解质阴离子高分子电解质是指在阳极处被氧化将电子和阴离子释放的电解液。
这种电解液由具有负电荷的高分子以及阴离子组成。
其中，聚合物硫酸盐（polymeric sulfonic acid，PSA）是一类重要的阴离子高分子电解质，因其可增强电极对氧化还原反应的催化作用，在燃料电池领域中应用十分广泛。
例如，将聚合物硫酸盐涂覆在贯流式电池的电极表面上，可大大提高电池的输出功率。
（2）阳离子高分子电解质阳离子高分子电解质是指在阴极处受到还原而形成的电解液。
这种电解液由具有正电荷的高分子以及阳离子组成。
目前，用于制备阳离子高分子电解质的材料主要有聚苯乙烯磺酸盐（poly(styrene-sulfonic acid)，PSSA）、聚苯乙烯磺酸酯（poly(styrene-sulfonate)，PSS）和聚丙烯酸钠（sodiumpoly(acrylate)，SPA）等。
阳离子高分子电解质的应用范围较为广泛，其可作为锂离子电池、太阳能电池、燃料电池等电源的重要组成部分。
聚合物太阳能电池材料
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目录
• 聚合物太阳能电池概述 • 材料特性与优化 • 聚合物太阳能电池的制备工艺 • 材料发展趋势与挑战 • 应用领域与前景展望 • 研究进展与案例分析
01
聚合物太阳能电池概述
定义和分类
定义
聚合物太阳能电池是一种利用有 机聚合物作为光吸收材料，将光 能转化为电能的电子器件。
增强界面稳定性
确保界面材料与聚合物以及其他材料之间具有良好的相容性 和稳定性，以实现长期稳定的性能。
传输材料与效率提升
宽带隙聚合物
利用宽带隙聚合物作为传输材料，以吸收和传输更多的太阳光，同时提高工作电压。
高迁移率传输材料
使用高迁移率的传输材料，以实现高效的电荷传输和收集，从而提高光电转换效率。
优化传输层厚度
发掘新型聚合物结构
通过设计新的聚合结构，提高聚合物的光电性能和稳定性。
聚合物材料的分子设计
通过分子结构设计，优化聚合物的能级结构和电学性质。
界面材料的研究与优化
寻找低界面能材料
01
研究具有低界面能、高电子迁移率的材料，以提高界面性能。
界面修饰材料的开发
02
探索用于界面修饰的新型功能材料，以改善界面电荷转移和传
聚合物太阳能电池的优势在于重量轻、制造工艺简单、成本低等，使其成为便携式 电子设备的理想能源。
建筑行业的能源利用
建筑行业是能源消耗的重要领域 之一，而可再生能源的使用对于 建筑能源的可持续发展具有重要
意义。
聚合物太阳能电池作为一种可再 生能源，可用于建筑的外墙、屋 顶、窗户等部位，提供能源的同
时也起到了装饰作用。
载流子传输
电子和空穴分别被阳极和阴极收集， 形成输出电流。
高分子材料在智能能源领域的应用前景
高分子材料在智能能源领域的应用前景
在当今社会，随着科学技术的不断发展，各行业对于高分子材料的需求也日益
增长。
高分子材料具有轻质、耐腐蚀、高强度等特点，因此在智能能源领域有着广阔的应用前景。
首先，高分子材料在太阳能领域的应用前景十分广阔。
太阳能作为清洁能源，
受到了广泛关注，而高分子材料可以用于太阳能电池板的制造，提高电池板的光电转换效率。
同时，高分子材料还可以应用于太阳能集热器、太阳能储能设备等领域，促进太阳能的更广泛应用。
其次，高分子材料在风能领域也具有重要意义。
风能作为一种可再生能源，其
利用对于环境友好。
高分子材料可以用于制造风力发电机叶片，提高叶片的耐腐蚀性和强度，同时减轻叶片的重量，提高发电效率。
此外，高分子材料还可以用于风能储能装置的制造，提高储能设备的效率和稳定性。
此外，在智能电网领域，高分子材料也发挥着重要作用。
智能电网是未来电力
系统的发展方向，而高分子材料可以用于制造电力传输线路的绝缘材料、电力电缆等，提高电力传输效率和稳定性。
同时，高分子材料还可以用于制造智能电表、智能电力管理系统等智能设备，推动智能电网的快速发展。
总的来说，高分子材料在智能能源领域具有广阔的应用前景，可以帮助清洁能
源更好地服务于人类生活，促进能源的可持续发展。
随着科技的不断进步，相信高分子材料将在智能能源领域展现出更多的潜力和价值。
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能源产业中的高分子之聚合物太阳能电池刘大柯摘要由于环境污染和能源危机日益加重，太阳能在能源产业中异军突起，成为能源领域的新星。
太阳能是一种理想的新能源，清洁、干净、无污染，其储量巨大，取之不尽，用之不竭，充满了诱人的前景。
将太阳能转换为电能是解决环境污染和能源危机的重要途径之一，因此各类太阳能电池的研发和推广在世界各国备受关注。
在目前商品化的太阳能电池市场中，尽管无机晶体硅太阳能电池占据主导地位，但聚合物太阳能电池因其独特的优势已成为太阳能电池研发的重要方向之一。
柔性聚合物太阳能电池具有质轻、制作工艺简单、成本低等特点，现已成为近年太阳能利用方面研究的热点。
有机太阳能电池是实现将太阳能直接转变为电能的最有前景的器件之一。
文章综述了聚合物太阳能电池的基本原理,器件构型，电池材料及制备工艺，最后对柔性光伏器件的应用前景和商业化趋势进行了展望。
关键词能源聚合物太阳能电池工作原理给体受体0.引言新世纪以来，随着我国国民经济的快速发展，能源消费总量也在急速增长2011年我国能源消费总量已达34.8×108t标准煤[1]，与美国相当。
庞大的能源消费总量给我国的“能源安全供应体系”和“环境保护工作”带来了沉重的压力。
一方面，由于自有能源不能满足消费需求，我国有大量能源需要从国外进口，据海关总署统计，2011年我国石油和煤炭的进口量分别达到2.53×108t和1.82×108t[2]，能源供应的整体“对外依存度”较高。
另一方面，在我国能源消费结构中，近90%是传统化石能源[3]。
这些化石能源在燃烧利用过程中向大气层及自然环境排放大量的温室气体、有毒有害物质和粉尘，严重影响了人们的生命安全和健康。
当前，探索和开发其他新兴能源利用方式，解决日益严重的能源短缺和环境污染等问题，成为我国社会各界共同关注的话题。
在诸多新兴能源利用方式中，太阳能光伏发电被认为是最有前途的方式之一。
然而目前占主导地位的光伏技术主要基于无机硅材料，其高昂的材料制备成本以及高能耗的加工工艺限制了它的广泛应用，并且其生产过程中的产生的大量副产物四氯化硅对于环境污染极大。
聚合物太阳能电池制造成本低廉、材料质量轻、加工性能好，可以利用先进的卷对卷以及喷涂打印技术进行大规模生产，并具有柔性，可以加工成为半透明器件，易于携带，生产过程中能耗低，环境污染少[4]，因此其具有更加广阔的应用前景。
1.聚合物太阳能电池的工作原理聚合物太阳能电池是根据光伏效应，通过活性层材料吸收光子把光能转换成电能的半导体器件，光能转化为电能要经历４个基本步骤，如图一所示。
图1有机太阳能电池的光电转换过程[5]（1）吸收光能产生激子BHJ有机聚合物太阳能电池的活性层通常为聚合物与富勒烯衍生物的共混薄膜，其厚度一般为100nm左右。
与无机半导体材料不同的是，有机聚合物材料通常具有较低的介电常数(εｒ≈2~4)，因此，当一束太阳光照射到聚合物太阳能电池时，有机半导体吸收具有一定能量的光子后就会激发一个电子从最高占据分子轨道(HOMO)跃迁到最低未占分子轨道(LUMO)，在H0MO处留出空位，这一空位被为空穴，空穴带有正电荷。
受人射光子激发而形成的电子和空穴会以具有较强束缚能的电子一空穴对的形式存在，也就是所谓的激子[6-7]，而不是像在无机硅基太阳能电池中，在光照下直接得到自由移动的载流子。
在绝大部分聚合物太阳能电池中，只有一小部分入射光被吸收，这是由于聚合物材料对太阳光的吸收范围与太阳光谱不能很好地匹配，而且BHJ聚合物电池的活性层通常较薄，这些因素直接影响了材料的吸光效率，也是聚合物太阳能电池光电转化效率比无机硅基太阳能电池低的重要原因之一。
（2）激子的迁移在传统的无机太阳能电池中，在外电场作用下被激发的电子移向正极，空穴移向负极。
而在有机太阳能电池中，在外电场作用下激子首先会迁移到给体－受体界面。
由于激子寿命很短，通常小于1ns，因此激子必须尽快迁移和解离。
通过计算可以得出激子的有效迁移距离只有10~20nm[8]。
激子迁移超过该距离时，就会发生复合，影响光电流的产生。
（3）激子解离产生电荷在有机聚合物BHJ太阳能电池器件中，激子迁移到给体－受体界面时，因为有机半导体材料的介电常数较小（εｒ≈2~4），需要一个至少大于0.3eV的能量来解离激子[9]。
（4）电荷转移及收集当激子解离之后，给体和受体能够相对独立地传输载流子。
其中，受体传输电子，给体传输空穴，在外电场作用下，自由移动的电子和空穴分别向正负两极移动，形成了光电流。
2.聚合物太阳能电池的器件构型目前广泛使用的OPV电池器件是体相异质结有机太阳能电池[10-11](图2左)。
该器件主要由以下几个部分构成：(1)透明氧化电极，通常使用铟锡氧化物,ITO；(2)空穴传输层，主要目的是提高活性层与ITO电极之间的接触以及空穴的传输，通常使用聚乙撑二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的混合物（PEDOT：PSS）；(3)活性层，主要负责光能向电能的转化，通常是由给体聚合物和受体富勒烯材料组成；(4)电子传输层，主要目的是增加光子的吸收以及电子的传输，通常使用LiF 和TiOX；(5)金属电极，通常是一些具有较低功函数的金属，例如：LiF/Al,Al/Ca等。
该结构通常称为正置结构电池该结构的电极界面不稳定，主要是作为空穴传输层的3，4—亚乙基二氧噻吩／聚对苯乙烯磺酸具有弱酸性，会腐蚀ITO正电极，导致ITO缺陷，影响器件性能。
传统正向型体相异质结太阳能电池所用的金属电极材料功函数较低，很容易在空气中氧化，影响器件的稳定性。
此外，具有弱酸性的空穴传输层，很容易与ITO电极发生反应，破坏电极性能[12]。
为了克服这些问题，通常利用过渡金属氧化物(例如ZnO、TiO2)或碱金属碳酸盐(Cs2CO3)等材料修饰ITO[13]，利用新材料V2O5或MoO3修饰金属电极，这不但能使传输层的功函数与活性层的能级以及相应电极的功函数得到合理的匹配，而且可以实现器件正负电极的反置，从而得到性能较好的倒置结构电池。
对于倒置结构电池，活性层中分离的激子，即正负载流子将沿着与正置结构电池中载流子运动方向相反的方向到达电极。
制作的器件在空气中的稳定性有了一定的提高。
同时，倒置结构中金属正电极甚至可以使用非金属材料制成(如石墨烯)，其可以有效避免空气中的水氧侵蚀，特别适用于在柔性基板上制作电极的量产工艺，或者还可以使用较高功函数的金属作电极（如Ag等），达到了避免电极氧化的目的。
倒置结构的推出很好地利用了电极稳定性的优势。
3.聚合物太阳能电池材料3.1电子给体材料3.1.1聚苯撑乙烯撑类(PPVs)自从1990年剑桥大学卡文迪许实验室成功合成出PPV以来,共轭聚合物在电致发光领域的研究迅速发展起来。
后来的研究发现,该类共轭聚合物在光伏太阳能电池方面同样有着优异的性能,并且易于合成,性能稳定,与富勒烯构成的本体异质结器件的效率最高。
1995年，美国加州大学圣塔芭芭拉分校Wudl教授将聚合物材料MEH-PPV与受体材料PCBM共混之后，制备出首个异质结太阳能电池，该电池的光电转化效率可以达到3%[14]。
这一研究工作开启了有机太阳能电池的新篇章。
然而，MEH-PPV较小的电荷迁移率以及较窄的光谱吸收限制了其光电转化效率的提高。
3.1.2聚噻吩类(PThs)聚噻吩类(PThs)主要是含有长链取代烷基的聚噻吩,比如聚3-丁基噻吩,聚3-己基噻吩和聚3-辛基噻吩等。
其与富勒烯复合构成本体异质结的效率与PPV衍生物相近[15]。
聚3-己基噻吩(P3HT)由于其良好的溶解性、结晶性以及相对于PPV 及其衍生物较低的光学带隙(1.9eV)表现出更高的光电转化效率(约5%)但是P3HT 较高的HOMO能级(-5.1eV)限制了器件开路电压的提高，阻碍了光电转化效率的进一步提升[16]。
也正是由于P3HT如此出色的光电转化性能，在世界范围内掀起一场聚合物太阳研究热潮。
3.1.3聚芴聚芴及其共聚物是一类优异的电致发光材料,当其主链含有芳胺共聚单元后,表现出较强的空穴传导能力。
当其与含有苯并噻二唑共聚单元的聚芴(F8BT)构成本体异质结后,表现出了光伏效应。
3.1.4低能带隙聚合物目前聚合物太阳能电池最常用的电子给体材料是PPVs及PThs,它们的能带隙(Eg=2.0eV～2.2eV)不能很好地与太阳发射光谱(最大的光子流量位于1.8 eV)匹配。
根据能带隙控制工程原理,设计合成出与太阳光谱匹配较好的低能带聚合物(E g<1.8 eV),能达到提高光富集效率的目的[17],这一方向越来越受到重视。
从2006年起，众多材料科学家将目光投向了窄带隙共轭聚合物材料的设计与开发。
以PCPDTBT为例，它的吸收边缘可以达到900nm，基本覆盖了整个可见光区域，基于该材料制备出的有机太阳能电池光电转化率为 3.2%。
对其活性层形貌进一步优化后，可以将该材料的光电转化效率提高到5.1%。
2013年，美国华盛顿大学Alex K Y Jen教授对该材料进行优化，通过引入氟原子，提高了整个器件的开路电压。
优化后的太阳能电池光电转化效率可以达到 6.6%，双结（异质结）电池达到了8.2%[18]。
图3应用于有机太阳能电池代表性电子给体材料的结构式3.2电子受体材料3.2.1有机分子受体有机分子受体中最常见的是富勒烯及其衍生物。
C60分子内外表面有60个π电子,组成三维π电子共轭体系,具有很强的还原性、电子亲和能(E A=2.6eV～2.8eV)及三阶非线性光学性质,最多可吸收6个电子,是目前最好的受体材料,与PPVs构成的本体异质结的效率也最高。
由于未加修饰的C60的溶解性较差,易聚集,与PPVs成膜的质量较差,因此可对C60进行各种各样的修饰。
最常用的衍生物为PCBM。
图43.2.2聚合物受体材料聚合物受体材料主要有CN-PPV,芳杂环类聚合物和梯形聚合物[19]等。
共轭聚合物作为电子受体与有机分子受体相比,具有以下的优点:与给体聚合物的相容性较好,但又有一定的相分离,这样将产生激子分裂的界面,形成无数个异质结,具有大的有效分离界面。
这些聚合物光伏器件的性质与有机小分子受体构成的器件有本质上的不同。
后者虽然表现出非常有效的光诱导电荷转移,但仅有一种光致电荷流动,而聚合物混合物允许两种聚合物产生光致电荷传输到达电极,收集两种类型的载荷,这对于提高太阳能电池效率非常重要。
带吡啶环的聚合物可以作为光伏受体材料,但不溶于普通的溶剂,故适合制备双层P/N异质结。
它们的吸收主要位于紫外区,使得光吸收效率不高,降低了总的能量转换效率。
Kazuya M.等报道了聚吡啶作为受体与MDO-PPV(聚(2-甲氧基-5-十二烷氧基)-对苯撑乙烯撑)给体构成的P/N异质结器件及聚(对吡啶-乙烯撑)为受体与P3HT(聚(3-己基)噻吩)给体构成的P/N异质结器件。