【正文】 ? 今后研究的重點(diǎn)除繼續(xù)開(kāi)發(fā)新的電池材料外應(yīng)集中在如何降低成本上來(lái)，近來(lái)國(guó)外曾采用某些技術(shù)制得硅條帶作為多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的基片，以達(dá)到降低成本的目的，效果還是比較理想的。 ? 另兩類電池納米晶太陽(yáng)能電池和聚合物修飾電極太陽(yáng)能電池，它們的研究剛剛起步，短時(shí)間內(nèi)不可能替代硅系太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池的研究有著重要的意義。 ? 太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用是人類進(jìn)入 21世紀(jì)必須解決的難題。由于材料與器材結(jié)構(gòu)的研究與開(kāi)發(fā) ,太陽(yáng)電能池的地面應(yīng)用的潛在能力得到了發(fā)揮。 存在的問(wèn)題及原因 有機(jī)太陽(yáng)能電池 太陽(yáng)能電池的發(fā)展方向 ? 材料與器件結(jié)構(gòu)的研究與開(kāi)發(fā) – 各種太陽(yáng)能電池材料研究 – 雜質(zhì)與缺陷的轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性影響 – 使用薄膜技術(shù)和剝離技術(shù)。 ? 有機(jī)物本身易與水和空氣起反應(yīng)，以及其光化學(xué)穩(wěn)定 性較差都是影響其效率的重要因素。 存在的問(wèn)題及原因 有機(jī)太陽(yáng)能電池 ? 共軛聚合物摻雜均為高濃度摻雜。 ? 高分子材料的禁帶寬度 Eg相較于無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料要大的多。 ? 高分子材料大都為無(wú)定型，即使有結(jié)晶度，也是無(wú)定型與結(jié)晶形態(tài)的混合，分子鏈間作用力較弱。 體摻雜型太陽(yáng)能電池的優(yōu)化 有機(jī)太陽(yáng)能電池 6. 雖然有機(jī)太陽(yáng)能電池具有廉價(jià)、易于加工、可大面積成膜等優(yōu)點(diǎn)，但與無(wú)機(jī)硅太陽(yáng)電池相比，在 轉(zhuǎn)換效率、光譜響應(yīng)范圍、電池的穩(wěn)定性方面，有機(jī)太陽(yáng)電池相比無(wú)機(jī)還有很大的差距。 體摻雜型太陽(yáng)能電池的優(yōu)化 有機(jī)太陽(yáng)能電池 在有機(jī)太陽(yáng)能電池中，與活性層 (有機(jī)物 )接觸的電極對(duì)電池的性能有極大的影響，所以要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理 一般常用的陰極和陽(yáng)極材料分別為 Al和 ITO。 體摻雜型太陽(yáng)能電池的優(yōu)化 有機(jī)太陽(yáng)能電池 Jsc = mA/cm178。 而且溶劑的揮發(fā)速度對(duì)于電池性能也有很大的影響 [2]。cm?2 FF=, η=%. Voc= V, Jsc= 而當(dāng) PCBM 的濃度高于 60%以后 ,PCBM的聚集形 成大尺寸晶粒會(huì)降低電子的輸運(yùn)和破壞有機(jī)層 /電極的界面 . P3HT∶PCBM體系的最佳比例是 1:～ 1:1[ ]。 陰極 A D Glass 陽(yáng)極 光照 雙層太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖 D：給體 A：受體 雙層太陽(yáng)電池原理圖 有機(jī)太陽(yáng)能電池分類 有機(jī)太陽(yáng)能電池 陰極 D＋ A Glass 陽(yáng)極 光照 體摻雜太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖 體摻雜太陽(yáng)電池原理圖 有機(jī)太陽(yáng)能電池分類 有機(jī)太陽(yáng)能電池 ? 給體材料 ? 受體材料 PC70BM 有機(jī)太陽(yáng)能電池分類 有機(jī)太陽(yáng)能電池 材料的吸收和帶寬 激活層的表面形貌 材料中載流子 (電子和空穴 ) 的遷移率 電極的功函數(shù) 有機(jī)太陽(yáng)能電池效率影響因素 有機(jī)太陽(yáng)能電池 ? 給體和受體材料比例的影響 ? 器件的退火影響 ? 溶劑的影響 ? 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ? 電極接觸界面的影響 體摻雜型太陽(yáng)能電池的優(yōu)化 有機(jī)太陽(yáng)能電池 研究發(fā)現(xiàn)混合層中給體和受體材料的比例直接影響活 性層中兩相的相分離大小。I sc 有機(jī)太陽(yáng)能電池特性參數(shù) 有機(jī)太陽(yáng)能電池 0 . 2 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 81 086420 J (mA/cm2)V ( V)太陽(yáng)能電池 P i nVJFFP i nSIVP C E ocsc??*)( m a xm a x能量轉(zhuǎn)換效率 (PCE)： 太陽(yáng)電池受光面積的最大輸出功率（ Pmax）與入射的太陽(yáng)光能量密度（ Plight）的百分比。 有機(jī)太陽(yáng)能電池原理 有機(jī)太陽(yáng)能電池 ? 短路電流 Isc 太陽(yáng)電池在短路條件下的工作電流稱為短路光電流 (Isc) ? 開(kāi)路電壓 Voc 太陽(yáng)電池在開(kāi)路條件下的輸出電壓稱為開(kāi)路光電壓 (Voc) ? 填充因子 FF FF=Vm 2 3 4 5 電荷收集： 電荷的收集效率也是影響光伏器件功率轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素， 金屬與半導(dǎo)體接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻擋層，阻礙電荷順利地到達(dá)金屬電極。 電荷分離： 對(duì)于單層器件，激子在電極與有機(jī)半導(dǎo)體界面處離化，對(duì)于 雙層器件，激子在施主－受主界面形成的 pn結(jié)處離化。 （ 2）組成復(fù)雜 . 如 C63H90N14PCo 維生素 B12 葉綠素 牛胰島素（ 51肽）等。 ? . 有鏈和環(huán) ? . 如 C2H6O（分子式） 結(jié)構(gòu)式 CH3CH2OH 乙醇 CH3OCH3 甲醚 有機(jī)組成上的特點(diǎn) ?OPV 簡(jiǎn)介 ? 總之： （ 1） .有機(jī)物都含有碳，不易形成離子化 合物，易形成共價(jià)化合物，且可形成 CC共價(jià)鍵，具有同分異構(gòu)現(xiàn)象、立體異構(gòu)現(xiàn)象。 ? 特點(diǎn)：價(jià)格低、易成型，通過(guò)化學(xué)修飾調(diào)控性能。 ? 美國(guó)加州伯克利分校科學(xué)家在2022年利用塑料納米技術(shù)研制出第一代塑料太陽(yáng)能電池，可以安裝在一系列便攜式設(shè)備及可穿戴式電子設(shè)備上。 在室外太陽(yáng)光下 ， 可以獲得開(kāi)路電壓 ， 短路電流1mA/cm2的自己做的太陽(yáng)電池 。 把兩片玻璃稍微錯(cuò)開(kāi) ， 以便利用暴露在外面的部分作為電極的測(cè)試用 。 比較了這幾種電極的性能．結(jié)果表明，白金電極效果最佳，鎳電極次之，碳電極活性較弱． 碳電極的制備采用的是物理涂敷．用5B鉛筆在導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面進(jìn)行涂敷，盡量涂均勻．然后放人馬弗爐中進(jìn)行熱處理，經(jīng)過(guò)熱處理后的碳電極用酒精進(jìn)行沖洗后涼干即可獲得所需要的碳電極． ?DSSC 的制備 注入含碘和碘離子的溶液作為太陽(yáng)電池的電解質(zhì)，它主要用于還原和再生染料。 如果著色后的電極不立即用 ， 必須把它存放在丙酮和脫植基的葉綠素混合溶液中 。就象二氧化鈦膜一樣，透明導(dǎo)電玻璃上已經(jīng)事先鍍有一層透明導(dǎo)電膜（ SnO2） 1． 1． 1 溶膠的制備 1. 二氧化鈦薄膜的制備 1． 1． 2 基片的清洗與成膜 ?DSSC 的制備 1. 二氧化鈦薄膜的制備 1． 1． 1 溶膠的制備 瑞士洛桑高等工學(xué)院 Gratzel等人提出了一 套 TiO2 薄膜的制備方案，他們將鈦醇鹽逐滴加入水中，通過(guò)控制加入的相應(yīng)醇的量來(lái)調(diào)節(jié)溶膠濃度．鈦醇鹽在水中發(fā)生水解，生成沉淀，再將沉淀用去離子水清洗后，溶于硝酸．為了控制粒子的大小，還需控制水解的速度和溶膠的濃度．方法是將溶膠放人 80℃ 烘箱烘 8 h．接下來(lái)是熱壓處理這些溶膠，熱壓處理可以控制粒子的生長(zhǎng)與結(jié)晶． ?DSSC 的制備 1． 1． 1 溶膠的制備 制備溶膠的第二種方法是用二氧化鈦粉體來(lái)制備．瑞士洛桑高等工學(xué)院 Gritzel 和華僑大學(xué)的范樂(lè)慶等人都使用過(guò)此種方法．其過(guò)程是稱取二氧化鈦粉 (P25)放入研缽中，一邊研磨，一邊逐漸加入硝酸或乙酸 (pH值為 3～ 4)，每加入 1 mL酸都必須使其研磨得較均勻． 1. 二氧化鈦薄膜的制備 ?DSSC 的制備 1． 1． 1 溶膠的制備 第三種方法是將鈦醇鹽溶于部分無(wú)水乙醇中，然后加入二乙醇胺和濃鹽酸，室溫下用磁力攪拌器攪拌 1 h，混