聚合物太陽(yáng)能電池材料的研究進(jìn)展-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 一類常見的無(wú)機(jī)類電子受體。預(yù)計(jì)今后數(shù)年內(nèi)，有機(jī)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率可提高至10%以上，并將很快并大規(guī)模地進(jìn)入商品化市場(chǎng)。有機(jī)半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能使其在制造薄型輕質(zhì)電池、高分子聚合物電池方面有著極其廣闊的應(yīng)用前景。例如用作手機(jī)太陽(yáng)能充電電池；或直接貼在建筑物玻璃幕墻上，用于室內(nèi)供電；甚至可以裝在商店和居室戶外的遮陽(yáng)卷簾棚上，既可以遮陽(yáng)，又可以供電。有機(jī)太陽(yáng)能電池的出現(xiàn)將在不久的將來(lái)改變這一現(xiàn)象。有機(jī)太陽(yáng)能電池與無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池的載流子產(chǎn)生過程不同。影響材料轉(zhuǎn)化效率的因素主要為帶隙的控制與出載流子的傳輸性能。但是，光電轉(zhuǎn)化效率較低一直是制約此類電池商業(yè)化的關(guān)鍵問題。它是以有機(jī)半導(dǎo)體材料作為實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化效應(yīng)材料的太陽(yáng)能電池。其器件的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：圖1聚合物太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)從效率上看，目前的無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池雖然早已達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，但是發(fā)電成本高居不下，因此限制了大規(guī)模推廣。有機(jī)太陽(yáng)能電池可廣泛應(yīng)用于通信、建筑、交通、照明等領(lǐng)域。這也是人們一直對(duì)有機(jī)分子材料寄予厚望的重要原因之一。疊層型有機(jī)太陽(yáng)能電池的理論轉(zhuǎn)換效率高達(dá)15 %。2聚合物光伏材料聚合物太陽(yáng)能電池光伏材料主要包括電子給體和電子受體材料二大類,它們構(gòu)成 P/ N 結(jié)或本體異質(zhì)結(jié)為此類電池的正常工作提供了保證。Alexi等用以主鏈含三苯胺的 PAPPV 作為電子給體, TiO2作為電子受體制作了雙層異質(zhì)結(jié)電池。當(dāng)在其可修飾部分( 如圖2所示) 12 這 4 個(gè)苝灣( bay regions) 及亞胺( imide regions) 區(qū)域進(jìn)行其它給、吸電子基團(tuán)的修飾后,可以很好地調(diào)整它的HOMO 和LUMO 能級(jí),從而使其能夠與給體材料的能級(jí)進(jìn)行很好的匹配，提高電池器件的效率。常用聚合物受體材料有PPVS( CNPPVS) 、芳雜環(huán)類聚合物和梯形聚合物等。由于載荷的傳輸能力較低，器件的能量轉(zhuǎn)換效率還有待提高。圖5給出了幾種富勒烯及其衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，C60衍生物 PCBM 擁有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：( 1) 在聚合物與PCBM 所形成的PN 結(jié)處光生載流子的傳輸速率相當(dāng)快,約為 50fs 以下；( 2) 擁有較高的電荷遷移率，如PC60BM 的電子遷移率為可以達(dá)到 1cm2s1V1；( 3)在共混膜當(dāng)中能顯示出良好的相分離。( PPy)及其衍生物 PPy 是較早引起人們關(guān)注的一類導(dǎo)電聚合物，具有電導(dǎo)率高、易于制備及摻雜、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。Svensson 等制得了芴與苯并噻二唑的共聚物PFDTBT ,測(cè)得其最大吸收約在 550nm左右。( PTh)類給體材料 聚噻吩類衍生物是目前聚合物太陽(yáng)能電池領(lǐng)域最為重要、最為成功的一類共軛聚合物給體材料?；谕嘶鸷笞越M裝的P3HT所制備的太陽(yáng)能電池在模擬太陽(yáng)光下的能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到4 % ~ 5 %。太陽(yáng)光能量主要集中在 ,而目前常用共軛聚合物如PPV、P3Th的禁帶寬度Eg ，這使得太陽(yáng)光譜中較大部分光子不能被有效吸收。相信隨著研究的不斷深入,穩(wěn)定性高、低成本、效率更高的聚合物太陽(yáng)能電池能夠?yàn)槲覀兊娜粘Ｉ顜?lái)更多的便利。用一些事情，總會(huì)看清一些人。4. 歲月是無(wú)情的，假如你丟給它的是一片空白，它還給你的也是一片空白。
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