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有机太阳能电池_-_太阳能电池_-_简介_(PPT)

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有机太阳能电池课件

有机太阳能电池课件

透明导电氧化物
如氧化铟锡（ITO），具有 高透光率、低电阻率，常 用作电池的阳极。
金属电极
如铝、银等，具有良好的 导电性和稳定性，常用作 电池的阴极。
碳电极
如石墨烯、碳纤维等，具 有高导电性、低成本和环 境友好性，是电极材料的 新兴选择。
电池结构
• 单异质结结构：由单一活性层夹在两个不同电极之间构成，简单且易于制备。 • 双异质结结构：由两种不同活性层材料组成，能够拓宽光谱吸收范围，提高光电转换效率。 • 叠层结构：将多个单电池按一定方式叠加起来，能够充分利用太阳光，并提高开路电压和填充因子。 • 这些材料与结构是有机太阳能电池的核心组成部分，深刻影响着电池的性能和效率。通过不断优化材料选择与结构设计，
VS
寿命
太阳能电池的寿命是指其在正常使用条件 下性能衰减到一定程度所需的时间。提高 有机太阳能电池的寿命需要优化材料和器 件结构，降低载流子复合、界面缺陷等不 利因素。同时，合适的封装技术和存储条 件也可以延长有机太阳能电池的寿命。
05
有机太阳能电池的未来发展与挑 战
提高光电转换效率的途径
活性层材料设计与优化
影响因素
光电转换效率受到多种因素影响，包括吸收光谱匹配、载流子迁移率、激子解离效率、电荷收集效率 等。提高这些方面的性能可以有效提升有机太阳能电池的光电转换效率。
稳定性与寿命
稳定性
有机太阳能电池在长期使用过程中应保 持良好的性能稳定性。这要求材料具有 良好的光、热、氧稳定性，以及器件结 构的有效封装。
涂膜工艺
旋涂法
将配制好的溶液通过旋涂法涂布在基 底上，形成一层均匀、平整的薄膜。 旋涂速度、溶液浓度和基底温度等因 素都会影响膜厚和膜形貌。
刮刀法

《有机太阳能电池》课件

《有机太阳能电池》课件

当前研究
重点在于提高光电转换效率和稳定 性，以及探索新型有机材料和结构 。
未来展望
随着技术的不断进步，有机太阳能 电池有望在可穿戴设备、便携式电 源等领域得到广泛应用。
02
有机太阳能电池的材料
电子给体材料
电子给体材料是用于吸收太阳光并将电子转移到受体材料的有机材料。常见的电子 给体材料包括聚合物和低分子量有机化合物。
工作原理
光吸收
有机太阳能电池中的有机材料能够吸收 太阳光。
激子产生
吸收的光能转化为激子，即电子-空穴 对。
激子分离与传输
激子在有机材料中分离并向电极传输。
电极收集
传输的电子和空穴分别被阴极和阳极收 集，形成电流。
历史与发展
起源
有机太阳能电池的研究始于20世纪 70年代。
早期研究
主要集中在染料敏化太阳能电池和 导电聚合物太阳能电池。Βιβλιοθήκη 未来发展与挑战01
02
03
04
技术创新
随着材料科学和制造技术的进 步，有机太阳能电池的效率和 稳定性将得到进一步提升。
降低成本
通过规模化生产和优化工艺， 降低有机太阳能电池的生产成 本，使其更具市场竞争力。
环境影响
关注有机太阳能电池的废弃处 理和循环再利用，减少对环境
的负面影响。
并网与储能
解决有机太阳能电池的并网控 制和储能技术问题，提高其在 可再生能源系统中的稳定性。
水。
活性层制备
03
共混法
交替堆叠法
热聚合法
将给体和受体材料混合在一起形成活性层 ，是最常用的方法之一。
将给体和受体材料交替堆叠形成多层结构 ，可以提高光电转换效率。
在高能辐射或加热条件下使聚合物材料形 成微晶或高分子链聚集态，具有较高的光 电转换效率和稳定性。

有机柔性太阳能电池课件

有机柔性太阳能电池课件
特点
具有轻便、可弯曲、可穿戴、可 印刷等优点，同时有机材料来源 广泛，成本低廉，适合大规模生 产。
工作原理
工作原理
有机柔性太阳能电池利用光电效应将太阳光转化为电能。当太阳光照射到有机材 料上时，光子能量被吸收并传递给电子，电子从束缚态跃迁至自由态，形成电流 。
光电效应
光电效应是指光子照射在物质上时，物质吸收光子能量并释放电子的现象。在有 机柔性太阳能电池中，有机半导体材料作为光敏剂吸收太阳光，产生电子-空穴 对，电子和空穴在电场的作用下分离，形成光电流。
光电性能
光电转换效率
有机柔性太阳能电池的光电转换 效率是其重要的性能指标，主要 受到材料、结构、工艺等因素的
影响。
光谱响应范围
有机柔性太阳能电池的光谱响应范 围越宽，其光电转换效率越高，能 够吸收更多的太阳光。
光照稳定性
有机柔性太阳能电池在光照下的稳 定性也是其重要的性能指标，能够 保证其在长时间使用过程中性能的 稳定。
02
有机柔性太阳能电池的材料
有机半导体材料
有机半导体材料是柔性太阳能电池的重要组成部分，它们具有轻便、可弯曲和可折 叠的特性，能够适应不同形状和结构的电池设计。
有机半导体材料的种类繁多，包括共轭高分子、聚合物、小分子等，它们可以通过 不同的合成方法获得。
有机半导体材料的性能与太阳能电池的光电转换效率和稳定性密切相关，因此选择 合适的有机半导体材料是制造高性能柔性太阳能电池的关键。
金属电极材料
金属电极材料在有机柔性太阳能 电池中起到导电的作用，它们需 要具有良好的导电性能和可弯曲
性。
常用的金属电极材料包括铜、银 、铝等，这些金属材料具有较高 的导电性能和稳定性，能够满足
柔性太阳能电池的需求。

《有机太阳能电池》PPT课件

《有机太阳能电池》PPT课件

2.有机太阳能电池机理介绍
2.1有机太阳能电池中的基本物理过程：
光的吸收和激子的产生： 光被有机材料吸收后激发有机分 子从而产生激子。
激子的扩散和解离： 通常激子可以被电场、杂质和适 当的界面所解离。
载流子的收集：由于有机太阳能电 池器件的厚度很薄，两个电极的功 函数差值建立起来的电场较强， 可以较为有效地分离自由载流子
聚合物材料：太阳能电池上应用的聚合物首先必须是导电高分子，并 且聚合物的微观结构和宏观结构都对聚合物材料的光电特性有较大影响。 导电性聚合物的分子结构特征是含有大的π电子共扼体系，而聚合物材 料的分子量影响着共扼体系的程度。材料的凝聚状态(非晶和结晶)、结 晶度、晶面取向和结晶形态都会对器件光电流的大小有影响。主要的聚 合物材料有聚对苯乙烯(PPv)、聚苯胺(队Nl)和聚唆吩(PTh)以及它们的 衍生物等。
3.3体异质结型有机太阳能电池
物 MEH一PPv和富勒烯(C00)的衍 生物PCBM按一定的比例掺杂制 成体异质结结构，由于两种材料 互相掺杂，掺杂尺寸在几个至几 十纳米之间，这样，在掺杂层内 任何一处形成的激子都可以在其 扩散长度之内到达界面处分离 形成电荷，因而可以获得极高的 激子分离效率。
2005年，A.J.Heeger等人采用在制备电极后再对器件进行热退火处理的方法有 效地提高了电池的能量转换效率，使其光电转换效率达到了5%。
之后，太阳能电池的光电转换效率提高到5.4%左右。
今年7月，由德国的Heliatek公司，巴斯夫公司和德累斯顿大学应用研究所光物理 联合研发的叠层有机太阳能电池转换效率打破了此前5.4%的世界记录，将记录提 高为5.9%。并且该研究项目研究工作将持续到2011年6月。
有机材料合成成本低、功能易于调制、柔韧 性及成膜性都较好;.

太阳能电池ppt

太阳能电池ppt
太阳能电池ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
• 太阳能电池概述 • 太阳能电池的技术发展 • 太阳能电池的应用领域 • 太阳能电池的优缺点分析 • 太阳能电池的未来发展趋势 • 太阳能电池的案例分析
01
太阳能电池概述
太阳能电池的定义
1
太阳能电池是一种利用太阳光照射在半导体材 料上产生电流的装置。
详细描述
该公司的钙钛矿太阳能电池采用了新型材料和结构设 计，具有高效、色彩可调、可定制等优点。这些优点 使得钙钛矿太阳能电池可以方便地应用于建筑领域， 为建筑物的能源供应和外观美化提供了重要的技术支 持。同时，该公司的钙钛矿太阳能电池还具有较高的 光电转换效率和长寿命的优点，可以为建筑物提供持 久稳定的能源供应。
自行车、摩托车等小型交通工具
太阳能电池板也可以为自行车、摩托车等小型交通工具提供电力，方便用户在户 外或没有电源的情况下使用。
04
太阳能电池的优缺点分析
优点分析
环保
太阳能电池使用太阳能作为能源，无需燃 烧化石燃料，从而减少对环境的污染。
节能
太阳能电池能够有效地利用太阳能，将其 转化为电能，从而节省能源。
制造工艺简单
01
薄膜太阳能电池采用薄膜技术制造，生产过程简单，能耗低。
轻便灵活
02
薄膜太阳能电池具有轻便灵活的特点，适用于移动设备和曲面
结构。
转化效率低
03
由于薄膜太阳能电池的厚度较薄，其光电转换效率相对较低。
多结太阳能电池
高转换效率
多结太阳能电池采用多个结结 构，能够充分利用太阳光谱，
提高光电转换效率。
详细描述
该公司的薄膜太阳能电池采用了先进的材料和制造技术，具有轻便、可弯曲、高效等优点。这些优点使得薄膜 太阳能电池可以方便地应用于手机、平板电脑、可穿戴设备等移动设备领域。同时，该公司的薄膜太阳能电池 还具有较高的光电转换效率和可靠的稳定性，可以为移动设备提供持续稳定的能源供应。

有机太阳能电池

有机太阳能电池

空穴传输层
电子传输层
选择合适的电子传输材料，如金属氧化物或 聚合物。
选择合适的空穴传输材料，如聚合物或有机 盐。
02
01
电极
选择导电性能良好的电极材料，如ITO或金 属。
04
03
活性层制备
溶液浇铸法
01
将活性物质溶解在适当的溶剂中，然后将其涂布在电极上，通
过蒸发溶剂形成薄膜。
真空蒸镀法
02
在真空条件下，将活性物质加热蒸发并沉积在电极上形成薄膜。
D
05 有机太阳能电池的应用前景
光伏发电
分布式能源
有机太阳能电池可应用于分布式光伏发电系统，为家庭、企业等提供可再生能 源，降低对化石燃料的依赖。
建筑集成
有机太阳能电池可以集成到建筑设计中，作为建筑材料的一部分，实现光伏发 电与建筑的一体化。
移动能源
电动汽车充电
有机太阳能电池可为电动汽车提供补充能源，实现边行驶边充电，延长电动汽车 的续航里程。
有机太阳能电池
目录
• 有机太阳能电池简介 • 有机太阳能电池的材料 • 有机太阳能电池的制造工艺 • 有机太阳能电池的优势与挑战 • 有机太阳能电池的应用前景
01 有机太阳能电池简介
定义与特点
定义
有机太阳能电池是一种利用有机材料 作为光电转换元件的太阳能电池。
特点
具有轻便、柔韧、可折叠、低成本等 优点，同时也有较高的光电转换效率 和稳定性。
喷墨打印法
03
使用喷墨打印技术将活性物质溶液按需打印在电极上，形成薄
膜。
器件组装
将制备好的活性层与其他传输层和电极进行有序叠加，形成完整的有机太阳能电池器件。
注意确保各层之间的紧密接触和有序叠加，以提高器件的整体性能。

太阳能电池介绍ppt课件

太阳能电池介绍ppt课件
金属与半导体的区别： 金属的导带和价带重叠在一起，不存在禁带，在一切条件 下具有良好的导电性。 半导体有一定的禁带宽度，价电子必须获得一定的能量 （>Eg）“激发”到导带才具有导电能力。激发的能量可以 是热或光的作用。 常温下，每立方厘米的硅晶体，导带上约有l010个电子， 每立方厘米的导体晶体的导带中约有1022个电子。 绝缘体禁带宽度远大于半导体，常温下激发到导带上的电 子非常少，固其电导率很低 。
3.1 太阳能光伏发电原理
硅晶体和所有的晶体都是由原子(或离子、分子)在空间按 一定规则排列而成。这种对称的、有规则的排列叫做晶体 的晶格。一块晶体如果从头到尾都按一种方向重复排列， 即长程有序，就称其为单晶体。在硅晶体中，每个硅原子 近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它 们与两个相邻原子核都有相互作用，称为共价键。正是靠 共价键的作用，使硅原子紧紧结合在一起，构成了晶体。
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
3.1 太阳能光伏发电原理
8.载流子的输运 半导体中存在能够导电的自由电子和空穴，这些载流子 有两种输运方式：漂移运动和扩散运动。 载流子在热平衡时作不规则的热运动，与晶格、杂质、 缺陷发生碰撞，运动方向不断改变，平均位移等于零，这 种现象叫做散射。散射不会形成电流。 半导体中载流子在外加电场的作用下，按照一定方向的 运动称为漂移运动。外界电场的存在使载流子作定向的漂 移运动，并形成电流。 扩散运动是半导体在因外加因素使载流子浓度不均匀而 引起的载流子从浓度高处向浓度低处的迁移运动。 扩散运动和漂移运动不同，它不是由于电场力的作用产 生的，而是由于载流子浓度差的引起的。

有机太阳能电池

有机太阳能电池

1.单层太阳能电池（肖特基型）
单层太阳电池结构图
金属电极层 有机层
半透明金属电极层（或ITO） Glass
单层太阳电池原理图
光
照
Ф:workfunction, χ: electron affinity,
IP: ionisation potential, Eg: optical bandgap.
2.双层太阳能电池
– 架设太阳电池组件
• 日本：1994-2000年 2万套屋顶光伏系统185MW ；七万屋顶计划 280M • 美国：1997~2010年 百万屋顶计划 3025MW 发电成本6美分
– 集成在建筑材料上
• 曲线形屋顶瓦、垂直幕墙、窗用玻璃
• 太阳能电池在航天技术发展中有着不可替 代的作用。由于材料与器材结构的研究与 开发,太阳电能池的地面应用的潜在能力得 到了发挥。
此种结构在1986年，由柯达公司的C.W.Tang首先提出 (ITO/CuPc/PV/Ag)，其 电池转换效率约为1%。
双层太阳电池结构图
阴极 A D
Glass
D：给体 A：受体
阳极
双层太阳电池原理图
3.体掺杂型太阳能电池
体掺杂太阳电池结构图
阴极 D＋A
Glass
阳极 光照
体掺杂太阳电池原理图
4.加入电子和空穴传输层
1,4-二氨基蒽醌
NPTC Perylene diamine
二胺-二萘嵌苯
PCBM Polymer/[6,6]-phenyl-C61 butyric acid methylester 聚[6,6]苯基-碳61-丁酸
甲酯
目前用的最多的还是P3HT和PCBM这两个构成的电池效率最高
有机太阳能电池效率影响因素

有机柔性太阳能电池课件

有机柔性太阳能电池课件

03
电荷收集
自由电子和自由空穴被电极收集，从而形成电路中的电 压，最终实现光能到电能的转换。
应用领域与前景
应用领域
有机柔性太阳能电池可以广泛应用于可穿戴设备、移动电源、智能家居、物联网等领域，满足各种曲面和不规则 表面的供电需求。
前景
随着人们对于移动设备和可穿戴设备的需求不断增长，以及环保意识的加强，有机柔性太阳能电池作为一种轻便、 环保的新型能源转换技术，将会在未来得到更加广泛的应用和推广。同时，随着技术的不断进步和成本的不断降 低，有机柔性太阳能电池的应用领域也将进一步拓展。
讨论与改进方向
探讨实验中遇到的问题及 可能的原因，提出改进方 案和未来研究方向。
实验报告与总结评估
实验报告内容
包括实验目的、原理、设备、步骤、结果、分析讨论等部分。
总结评估
总结实验过程中的经验教训，评估实验成果的创新性、实用性和科学性，为后续研究和应用提供参考。
1.谢谢聆 听
溶液加工技术是有机柔性太阳能电池常用的制造技术之一。它通过将光伏材料和 电极材料溶解在适当的溶剂中，形成溶液，然后采用旋涂、喷涂等方法将溶液涂 布在基底上，再通过干燥、退火等步骤得到太阳能电池器件。
卷对卷制造技术
卷对卷制造技术是一种高速、大规模的制造技术，适用于有机柔性太阳能电池的 批量生产。它采用连续的卷材作为基底，通过连续涂布、干燥、切割等工艺步骤， 实现太阳能电池的高效制造。
有机柔性太阳能电池实验与实 践
05
实验设备与方法
设备介绍
有机柔性太阳能电池实验需要使用光谱响应测量系统、电化 学工作站、太阳能模拟器等专业设备。
方法概述
实验采用溶液法、真空蒸镀法等方法制备有机柔性太阳能电 池，并对其性能进行测试和分析。

《太阳能电池》课件

《太阳能电池》课件

交通工具用电
太阳能汽车
利用太阳能电池板为电动汽车提供动力，减少对传统能源的依赖。
太阳能飞机
在飞机上安装太阳能电池板，为飞机提供辅助动力，减少燃油消耗。
04
太阳能电池的优缺点
优点
环保性
太阳能电池利用太阳能 进行发电，不产生任何 污染物，对环境友好。
可持续性
太阳能资源丰富，且可 再生，使用太阳能电池 有助于实现能源的可持
多元化应用
除了家庭和工业应用外，太阳 能电池在交通、航空航天等领
域的应用也将得到拓展。
05
太阳能电池的制造与维护
制造过程
制造流程
制造设备
从原材料的选取、加工、组装到成品 测试，太阳能电池的制造过程需要经 过多个环节。
制造太阳能电池需要一系列专业设备 ，包括晶体生长炉、表面处理设备、 电极制备设备等。
更换损坏组件
对于损坏或老化严重的组件，需要及时更换，以保证整个系统的 稳定性和效率。
使用注意事项
安装角度与方向
安装太阳能电池板时，应考虑当地的气候和太阳高度角，使电池 板与太阳光垂直，以获得最大的能量转换效率。
避免遮挡
确保太阳能电池板周围没有遮挡物，以免影响光线的照射和能量的 转换。
定期检查系统
定期检查整个太阳能发电系统，包括电池板、控制器和储能设备等 ，确保系统正常运行并延长使用寿命。
商业用电
商业屋顶光伏电站
大型商业建筑如商场、办公楼等可安 装太阳能电池板，满足部分电力需求 ，降低运营成本。
光伏照明系统
太阳能路灯、景观灯等为商业区提供 照明，节能环保且维护成本低。
公共设施用电
01
公共建筑如图书馆、博物馆等可 利用太阳能电池板提供部分电力 ，降低建筑运营成本。

《太阳能电池》PPT课件

《太阳能电池》PPT课件

精选ppt
6
太阳能电池的原理
• 最基本的原理——光伏效应(Photovoltaic Effect缩写PV)
• 太阳能电池(光伏)材料主要包括：产生光 伏 效应的半导体材料、薄膜衬底材料、减反 射膜材料、电极与导线材料、组件封装材 料等。
精选ppt
7
• 电池的分类 单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 薄膜光伏电池
目前对于某一种光电池材料，只是与其对应的光 谱段。所以，对单晶硅能量转化的效率的理论极限为 27.8%。太阳光中有大量的低能长波光子，降低了太阳 能电池的效率。
提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考 虑的两个因素，对于目前的硅系太能电池，要想再进 一步提高转换效率是比较困难的。
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22
新型太阳能电池 ——铁电太阳能电池
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8
单晶硅太阳能电池
• P型晶体硅经过掺杂磷可 得N型硅，形成P－N结。
• 当光线照射太阳电池 表面 时，一部分光子被硅材料 吸收；光子的能量传递给 了硅原子，使电子发生了 越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位 差，当外部接通电路时， 在该电压的作用下，将会 有电流流过外部电路产生 一定的输出功率。
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12
在军事上的应用
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13
在航空领域的应用
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14
卫星上的太阳能电池
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15
在生活中的应用
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16
精选ppt
17
汽车上的太阳能电池
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18
电动玩具上的太阳能电池
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19
在公共设施上的应用
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20
在工农业上的应用

有机太阳能电池

有机太阳能电池

有机化合物太阳能电池随着全球能源需求量的逐年增加,能源问题成为世界各国经济发展遇到的首要问题。

太阳能作为一种绿色能源,取之不尽,用之不竭,是各国科学家开发和利用的新能源之一.1954年,美国的贝尔研究所成功地研制出硅太阳能电池,开创了光电转换研究的先河。

之后关于太阳能电池的研究迅速发展起来, 最初主要集中于以单晶硅为活性材料的无机太阳能电池。

20世纪90年代又发展了砷化镓、碲化镉以及叠层GaInP/GaAs/Ge等器件,它们由单晶、多晶或非晶薄膜构成。

由于无机太阳能电池原料成本高,生产工艺复杂和窄带隙半导体的严重光腐蚀使太阳能发电不能大面积推广。

要使太阳能发电得到大规模应用,就必须降低成本。

有机半导体材料是最为廉价和最有发展潜力的太阳能电池材料,其优势表现为: 一方面,由于有机材料合成成本低,功能和结构易于调制,柔韧性及成膜性都较好；另一方面,由于有机太阳能电池加工过程相对简单,可低温操作,器件制作成本也随之降低。

除此之外,有机太阳能电池的潜在优势还包括:可实现大面积制造、可使用柔性衬底、环境友好、轻便易携等,有望应用在手表、便携式计算器、玩具、柔性可卷曲系统等体系中为其提供电能。

1.有机太阳能电池简介1.1有机太阳能电池基本原理太阳能电池的基本原理是基于半导体异质结或金属半导体界面附近的光伏效应,所以又称为光伏电池。

当光子入射到光敏材料时,激发材料内部产生电子和空穴对,在静电势能作用下分离,然后被接触电极收集,这样外电路就有电流通过. 有机太阳能电池利用的也是光伏效应。

在太阳光的照射下有机材料吸收光子,如果该光子的能量大于有机材料的禁带宽度E,就会产生激子(电子空穴对)。

激子的结合能大约为0.2～1.0eV,于相应的无机半导体激发产生的电子空穴对的结合能,因此激子不会自动解离。

两种具有不同电子亲和能和电离势的材料相结触,接触界面处产生接触电势差,可以驱动激子解离。

单纯由一种纯有机物夹在两层金属电极之间制成的肖特基电池效率很低，后来将p型半导体材料(施主Donor)和n型半导体材料(受主Acceptor)结合,发现两种材料界面处激子的解离非常有效,这就是通常所说的p-n异质结型太阳能电池。

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太阳电池
p-n结
“光生载流子” 的产生
“光生电压”的产生
光子把电子从价带(束缚)激发到导带(自 自由电子和空穴扩散进入p-n结，n-p 由)，并在价带内留下一个/空穴(自由)－ 结作用下，分别在n区和p区形成电子 产生了自由电子－空穴对 和空穴的积累
太阳能电池的种类
结构分类
同质结(si) 异质结(砷化铝钾-砷化镓异质结) 肖特基(ms电池)现在发展成 mos电池
2009年4月26日《nature photonics》上的高效单结电池
分类
有机太阳能按照结构和机理大致分为以 下几种类型。 有机肖特基 有机异质结 有机体异质结 染料敏化
染料敏化太阳能 示意图
体异质结太阳能电 池内部结构
性能的改善
器件结构 退火工艺 成膜工艺 新分子的采用和分子改造 载流子传输层 电极的改进
有机太阳能电池的发展前景
当大多数新型太阳能电池还处在实验阶 段，其能效却已被不断夸大的时候，有机 材料太阳能电池能够降低发电成本的潜能 已经被实实在在地发掘并开始为人们所用， 因为这些有机材料的半导体可以被大量生 产并灵活运用于各个领域。 如今，世界各地的科学家和工程师们 都在努力发展这一技术以更早达到商业化 的目标。
结构：ITO(透明电极)/H2Pc/i层/C60/NTCDA/Ag(电极) Bulk Hetero结构
Konarka科技的有机薄膜太阳能电池“Power Plastic “(Konarka在其所在地)美国波士顿的屋顶上安装了基本相同 的太阳能电池，1年后其性能几乎没有下降。多数看法认 为有机太阳能电池的封装必须使用玻璃或非常昂贵的薄膜， 与此相反，我们利用市售廉价材料制造出的柔性太阳能电 池模块却具有如此之高的耐久性，是了不起的成果 ”
当然目前来看有机太阳能器件仍有不少缺点
材料迁移率低，高体电阻，从而导致能量 转换率低。 材料稳定，耐久性不够好，电池寿命短。 当然从目前世界上有机太阳能研究的状 况来看虽然存在这些缺点，但是相对于制 造无机电池的高昂代价来讲，无机太阳能 的研究仍旧有很强大的生命力。
有机太阳能的研究现状
当电力、煤炭、石油等不可再生能源频 频告急，能源问题日益成为制约国际社会 经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始 开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。 而太阳能电池便是一个很好的应用。
D*
A
D
A*
光致电子转移：
D*+A——D++A-
D*
A
D+
A-
D+A*——D++A-
D
A*
D+
A-
激子太阳能器件就是基于不同材料之间的能量和电 子转移来实现太阳能到电能的转换的。
器件结构和性能改善
器件基本结构：
其他常见结构：
目前效率比较高的两种电池所用的结构：
2007《science》发表的，是当时的世界记录6.5%
新分子的采用和分子改造
不同物质的特性不同因而对器件的影响是很 大的，目前来看最有希望的便是富勒烯衍生物作 为受体的电池，当然人们还在需求新的途径。
改造富勒烯系列分子 液晶分子（自组织） 双区分子的合成（自组织，引入C60） 这种工作对性能的影响是源于物质本性的。
载流子传输层
载流子传输层有时候也是同时作为作用 层和电极修饰层的，他对载流子的收集性 能很重要。
2009 《Nature Photonics》韩国光州科学技 术学院(GIST)宣布，将单结有机薄膜太阳能电池 的单元转换效率提高到了6.1％。(2007级联6.5 ％。) 结构：单结、Bulk Hetero结构 P型：PCDTBT n型：PC70BM 特点：开放电压较大(425～575nm时，内部 量子效率高达90％。)
三菱化学开发出了4.5％的转换效率的电池。 P型： P3HT N型：富勒烯衍生物 目标：今后力争2010年度达到10％，并于2015年 使模块转换效率为15％的有机太阳能电池实现实用 化
大阪大学(2008年3月27～30日)成功开发出了单元 转换效率高达5.3％的有机固体太阳能电池。 关键：纯度极高的C60(7个九)结晶实现的(仅通过这两 点便将单元效率由原来的2.5％提高到了5.3％的全球 最高水平)
工作原理和影响因素
光子捕获吸收 能量传输转移 载流子产生 载流子收集
光子捕获及影响因素：
也就是光子到来能够吸收并储存它所携带 的能量的部分。（硅，有机物） 影响因素 基板的透光性 能级特性，激发态稳定性，回传速率等
能量传输及影响因素
传统器件： 载流子 激子器件： 激子 迁移率（掺杂） 扩散长度（杂质，缺陷，迁移率，和激发 态的寿命，及回传速率）
科纳卡技术在2009年2月于日本举行的“PV EXPO 2009 第二届国际太阳能电池展”上展出了利用卷对卷方式 制造的多种有机薄膜太阳能电池模块。展示了利用柔性特 点封装于皮包中，或作为电子纸的电源加以利用的试制品
2009年6月18日英特尔研 发部门成果展示会 n型：富勒烯衍生物 p型：P3HT 结构：体异质结 特点：电极制成了梳 齿状，电子更易流动的， 提高体异质结构造规则性 控制 效率：2mm2面积效率 可达到6％，(此次1.8％～2 ％) 目标：开发采用柔性 底板的技术
材料种类
有机太阳能电池简介
广泛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。
有机太阳能电池发展简史 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 。
2009.12.22
有机太阳能电池
景广华
提纲
太阳能电池的定义 太阳能电池的种类 有机太阳能电池简介 有机太阳能电池的优势和不足 有机太阳能电池的发展现状 有机太阳能电池的发展前景
太阳能电池的定义
太阳能电池是太阳能光伏发电的基础和 核心，是一种利用光生伏打效应把光能转 变为电能的器件。用适当的光照在上边之 后器件两端会产生电动势。 典型的太阳电池是一个p-n结半导体二极管。 ◆ p-n结的形成过程 ◆光生载流子－电子／空穴对的产生 ◆ “光生电压”及“光生电流”的产生
激子阻挡层（BCP） LiF PEDOT：PSS 碳纳米管 影响：短路电流，填充因子
电极的改进
清洗（HCl等） 紫外臭氧处理 PEDOT：PSS ITO的替代（PEDOT：PSS、碳纳米管） LiF 影响：短路电流，填充因子
有机太阳能电池的优点和不足
有机太阳能电池作为一种新型的电池， 以其独有的特点，不断的吸引着更多的人 投入到这个领域的研究和开发中来。其发 展速度之快也得益于其独有的优点和特性。 化合物分子可设计性 材料轻便 制造加工成本低 样式多样化 便于制造大面积柔性电池
中国对太阳能电池的研究起步于1958 年，20世纪80年代末期，国内先后引进了 多条太阳能电池生产线，使中国太阳能电 池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一 下子提升到4个厂的4.5MW，这种产能一直 持续到2002年，产量则只有2MW左右。
德国Heliatek GmbH宣布，其有机薄膜 太阳能电池的转换效率达到了6.07％。 结构：低分子材料的串联结构。 目标：今后几年内使转换效率达到10 ％。 (该公司将在2009年9月21～25日于德国汉 堡举办的太阳能电池技术国际会议)
2009年12月2日solarmer宣布，有机太阳能 电池转换率已经达到7.9%，为世界最高。 该公司10月份已经达到7.6%，之前其在 《nature photonics》2009年10月的一篇文章上 提到的效率为6.77%
无机：这种无机原料太阳能电池造价昂贵，
因而与其他来太阳能电池的主流发展方向强调
的是更轻便、更灵活，最重要的是，更便宜
因而目前 有机太阳能的现状是：研究机 构纷纷投身研究有机太阳能，企业也纷纷涉 足有机太阳能。
下面介绍的是近两年研究机构和企业的动 态和研究现状：
材料分类 硅太阳能 无机化合物半导体太阳能(硫化镉-硫化亚铜， 砷化镓等) 敏化纳米晶太阳能(染料敏化太阳能) 机化合物太阳能 以酞菁 等等为集体材料制 成的太阳能(小分子有机物太阳能) 塑料太阳能(高分子多聚物太阳能)
光电转换机理分类
传统(光照直接产生电子空穴对) 激子(光照产生的是激子，有机小分子，染 料，多聚物)
(1)通过加大与n型(受主)有机半导体材料的能级(空 间电位)差，实现了约1V的高开路电压； (2)通过涂覆与n型半导体材料的分散混合液形成pn 结时，能够扩大单位体积中pn结界面的表面积。该 公司将力争在2015年前使转换效率达到7％。
大日本印刷于2009年6月宣布， 5cm见方单元的 能量转换效率达到了4％以上 特点：安装辅助电极使有机薄膜太阳能电池。 目标：2012年度开始样品供货有机薄膜太阳能电 池，2015年度之前达到实用水平。此外还将研究基 于PET薄膜底板的卷对卷工艺的量产技术
全球太阳能电池产业1994-2004年10 年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分 布在日本、欧洲和美国。 2006年全球太阳能电池安装规模已达 1744MW，较2005年成长19％，整个市场 产值已正式突破100亿美元大关。 2007年全球太阳能电池产量达到 3436MW，较2006年增长了56%
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。
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。 研究人员在此类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)