有机太阳能电池

有机材料的分类
根据结构复杂性的不同一般分为小分子、聚 合物以及生物分子。
有机材料按照结构复杂性进行分类
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有机半导体与无机半导体比较
物理性质差异
载流子差异
低熔点、高压缩系数、 相对柔软、可燃及可
溶于有机溶剂
结构差异
有机材料分子相互 作用以较弱的范德
华力为主
激子差异
有机材料载流子具 有定域性，迁移率
中科院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室首次展示了一种 非富勒烯基的聚合物太阳能电池，其电池结构为ITO—ZnO—PBDBT+ITIC—MoO3—Al。这种电池使用了PBDB-T（一种共轭聚合物） 和ITIC（一种小分子化合物）这两种物质作为本体异质结，其转换效 率可以达到11%以上，远高于富勒烯基太阳能电池，而且还具有优异 的热稳定性，中国科学院的化学家们创造了聚合物太阳能电池的新世 界纪录。这种电池表明非富勒烯基太阳能电池非常有潜力成为高效的 太阳能电池，也为有机光伏领域的基础研究开辟了新的道路。
无机太阳能电池
无机pn结结构光伏效应原理图
无机太阳能电池
有机太阳能电池工作原理
有机太阳能电池的光电转换过程
有机太阳能电池的工作原理
---- 激子产生
不同吸收波长的材料对太阳AM1.5的最大吸收比例(…)， 实线为太阳AM1.5的辐射光谱
有机太阳能电池的工作原理
---- 激子解离
（a）激子能量大于电荷转移态能量，有利于解离；（b） 激子能量小于电荷转移态能量，不利于解离
有机太阳能电池的工作原理
---- 电荷的输运与收集
光 伏 特 性
光
发
检Βιβλιοθήκη Baidu
光
测
二
器
极
管
MIM有机二极管的工作模式 （a）开路状态；（b）短路状态；（c）反向电压状态；（d）
正向电压大于Voc的情形
有机太阳能电池的性能表征
太阳能电池在光照时的J-U曲线
开路电压Uoc 短路电流密度Jsc
填充因子FF
有机太阳能电池最新进展
Radio-frequency
响应时间等不可能与
Identification (RFID) tags
硅晶片相比
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有机电子学应用简介
---- 太阳能电池
柔韧性高 制作成本低 可得到的大面积均匀膜层
有机太阳能电池
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有机电子学应用简介
---- 有机电致发光
基于有机电致发光的平板显示
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有机电子学应用简介
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较小
有机材料电子和空 穴之间的作用力较 强，激子半径较小
有机材料分子内的电子过程
单线态 吸收
内转换 系间窜越
三线态
非 辐 射
磷 光
跃
荧
迁
光
分子内的电子过程
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有机电子学应用简介
---- 有机场效应晶体管
Electronic paper
制造工艺相对简单
生产能耗有望减少
性能可以较简易 地加以调节
价格低廉、可方便的 实现大批量生产
太阳能电池简介
目录
CONTENTS
1
有机材料简介
2 有机电子学应用简介
3
太阳辐射光谱
4
无机太阳能电池
5
有机太阳能电池
66
最新研究进展
什么是有机材料
主要成分
通常是指碳、 氢、氮、氧几 种元素以共价 键形式构成的 分子材料
少数含有
少数有机材料 还含有卤素、 硫、磷等元素 。
主要作用力
有机材料中分 子与分子之间 主要是通过范 德华力、分子 间偶极作用等 分子间作用力
THANKS
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---- 有机电致发光
基于白色有机电致发光的固体照明器件
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有机电子学应用简介
---- 有机传感器和有机存储器
基于场效应晶体管器件的分 子化学传感器
几种有机存储器件的示意图
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太阳辐射光谱
大气层内外太阳光谱AM0、AM1.0、AM1.5的定义（b）6000K黑体的辐 射谱、大气层外（AM0）和大气层内（AM1.5）的太阳光谱
德国Heliatek研发团队使有机光伏(OPV)多结电池的转换效率达到了 13.2%的创纪录水平，这为利用有机光伏电池将太阳光直接转化为电 力创造了新的全球纪录。由于有机半导体在低光和高温条件下表现出 色，相当于一般太阳能电池在现实光照和温度条件下16%至17%的转 换效率。此次创造世界纪录的电池是一款结合三种不同吸收材料的多 结电池。在这三种材料中，每一种材料都被专门用来富有效率地将波 长范围在450 nm至950 nm之间的绿光、红光/近红外光转化为电力。