光電轉(zhuǎn)化高分子材料(編輯修改稿)
2025-06-13 23:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 + 2021/6/14 13 激子太陽能器件就是基于不同材料之間的能量和電子轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)太陽能到電能的轉(zhuǎn)換的。 2021/6/14 14 在聚合物太陽能電池中光電響應(yīng)過程是在光敏層中產(chǎn)生的 . 共軛聚合物吸收光子以后并不直接產(chǎn)生可自由移動(dòng)的電子和空穴 , 而產(chǎn)生具有正負(fù)偶極的激子 (exciton). 只有當(dāng)這些激子被解離成可自由移動(dòng)的載流子 , 并被相應(yīng)的電極收集以后才能產(chǎn)生光伏效應(yīng) . 否則 , 由于激子所具有的高度可逆性 , 它們可通過發(fā)光 、 弛豫等方式重新回到基態(tài) , 不產(chǎn)生光伏效應(yīng)的電能 . 在沒有外加電場的情況下 , 如何使光敏層產(chǎn)生的激子分離成自由載流子便成為聚合物太陽能電池正常工作的前提條件 。 光電響應(yīng)原理 2021/6/14 15 離子分離 ? 電子給體 / 受體方式是實(shí)現(xiàn)有機(jī)光伏電池中激子分離的有效途徑 . 因此 , 光敏層至少要使用兩種功能材料 ( 或組分 ), 即電子給體 (donor 或 D)與電子受體 (acceptor 或 A)組成 . 目前 D 相材料主要使用共軛聚合物 , 如 PPV, 聚噻吩和聚芴的衍生物 , 但它們的能帶間隙較高 . 最近發(fā)展了低能帶間隙的電子給體材料如噻吩、芴、吡嗪等的共聚物 。 而常用的 A 相材料主要是有機(jī)受體 C60及其衍生物 , 納米 ZnO, CdSe 等無機(jī)受體材料以及含有氰基等吸電子基團(tuán)的共軛聚合物受體材料 . 為了使激子過程得以順利進(jìn)行 , 要求所選用電子給體的最低空軌道 (LUMO) 能級比電子受體的 LUMO能級稍高 , 這樣在能量的驅(qū)動(dòng)之下 , 電子由 D 相的 LUMO 轉(zhuǎn)移到 A 相的 LUMO上 . 一般情況下 , D 相的 LUMO能級比 A 相的 LUMO能級高~ eV 時(shí)就能使激子有效地分離成自由載流子。 2021/6/14 16 性能參數(shù) 暗電流曲線是指太陽能電池在沒有光照下的電壓一電流 (IV)曲線，測試方法與光電流一樣，只是必須完全隔絕光線。測量暗電流的意義在于觀測電池器件是否具有二極管特性，同時(shí)可以表征電池的整流效應(yīng)，好的電池應(yīng)該有比較高的整流比，也就是正向暗電
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