有机高分子固体.ppt

Figure 2 | Characterization of devices based on PBDTTT–E, PBDTTT–C and PBDTTT–CF. a, Current density versus voltage (J–V) curves obtained from our laboratory. b, J–V curve of a device based on PBDTTT–CF certified by the NREL. A significant increase in the open-circuit voltage (Voc) is clearly seen between the PBDTTT–E and PBDTTT–CF. A Voc of up to 0.76 V was observed in devices based on PBDTTT–CF. NATURE PHOTONICS | VOL 3 | NOVEMBER 2009 Hsiang-Yu Chen1,2 有机高分子太阳能电池研究现状 国外研究现状 1：德国弗拉基米尔·迪亚科夫称，有机太阳能电池板目前能产生800mV的电压和每5mA/cm2的电流，稳定的光电转换效率约为2%。 2；剑桥大学、剑桥显示技术有限公司、德国麦克斯·普郎克研究所的研究人员通过混合液晶和二萘嵌苯染料制造了有机光伏电池。这种薄膜呈现最大外量子效率，490nm附近约34%，功率效率约为2%。 3： 2003年2月的Nature期刊报导了科学家McFarland 和Tang设计出了一种新结构的染料太阳能电池，使得内光电转换效率可达到10%。 国内研究现状 1：我国中科院物理所的王孔嘉等在2004～2005年连续报道了有效面积达60%以上的10.2cm2、187.2cm2、300cm2和1497.6cm2的电池，效率也分别达到7.4%、5.9%、5.0%和5.7%。 2：北京大学黄春晖等在有机染料的优化方面取得了较好的结果； 3：中科院化学研究所的肖绪瑞等在半固态电解质等方面取得了一定的进展； 4：中科院物理所孟庆波等在固态电解质和阵列电极等方面有所创新； 5：中科院等离子所戴松元等对染料敏化太阳能电池组件及封装技术进行了较系统的研究。 有报道称基于P3HT:PCBM的可折叠单位已被开发出来。将这种材料涂上已经商业化的涂层，并在室外进行测试（时长1年以上）。测试结果表明材料新能损耗并不大。相信经过未来更加深入的研究，材料的耐久性不会成为制约PSC材料发展的主要因素。 关于耐久性 成本 总的来说，PSC材料的成本受两方面因素制约：1、原材料的价格；2、后期加工所产生的费用。 由于PSC所用到的有机半导体材料用量很少，一般为纳米级别的层状结构。同时，大规模使用印刷技术来实现有机半导体材料的溶液加工过程，而类似技术手段非常廉价。 效率 一直以来，对第一个问题的研究和关注最多。很多研究都致力于改善PSC材料的效率，近年来也取得了相当多的成果，而且就目前趋势来看，在为了一段时间内，PSC材料的效率还将继续得到提高。其发展空间主要集中在两面：1、通过调整器件的光学和电学特性使材料在光吸收，载流子生成、运动和收集等各方面性能达到最优化；2、新设备结构的设计和纳米形态上的控制。 NEW RECORD 聚合物太阳能电池发展方向 1 聚合物太阳能电池的能量转换效率比较低是限制其应用的主要因素，主要是由于使用的共轭聚合物的光吸收效率和电荷载流子传输效率低。可以通过提高电荷的传输能力来实现，也可通过制备完美的网络互穿结构，实现双连续载荷传输通道的D/A材料来提高电池的转换效率 2 另外许多共轭聚合物的刚性都很强，是难溶难熔的，进而使得电池的加工工艺较为复杂。采用新工艺制备新型可溶可熔、加工性好、迁移率高的共轭聚合物并优化其工艺将是太阳能电池发展的一个方向。 3 目前的研究更主要的是集中在共轭聚合物与硅等组成的半塑料太阳能电池，而非全塑料电池。这些电池很难满足大面积，柔性太阳能电池的要求，因此完全有导电聚合物构成的全塑料电池将是一个重要的研究方向。 展望 有机太阳能电池材料的特点在于有机化合物的种类繁多，有机分子的化学结构容易修饰，化合物的制备提纯加工简便，可以制成大面积的柔性薄膜器件，拥有未来成本上的优势以及资源的广泛分布性。有机太阳能电池的研究起步较晚，目前全固态有机太阳能电池的转化效率小于5% ，而单晶硅材料的能量转换效率最高为24% ，目前无机材料如CdTe， Cu InSe的能量转换效率普遍为10%。 ①：有机太阳能电池机理研究还没有出