采用综合考虑温度、电场强度、载流子浓度的普遍迁移率模型, 利用实际太阳能光谱和非富勒烯材料的吸收系数来计算载流子的产生, 结合漂移扩散方程、电流连续性方程等对高效率有机太阳电池进行理论建模。利用该模型计算了器件的电流-电压曲线、开路电压-光照强度曲线和短路电流-光照强度曲线。结果发现, 利用该模型计算的电流-电压曲线与实验数据符合很好, 其他两种曲线也与实验数据符合较好。此外, 利用该模型分析了能量无序度对器件性能的影响, 结果表明减小材料的能量无序度可以提高有机太阳电池的性能。
迁移率 非富勒烯 有机太阳电池 理论建模 能量无序度 mobility non-fullerene organic solar cells theoretical modeling energy disorder
1 广西民族大学1. 化学化工学院
2 广西林产化学与工程重点实验室, 南宁 530006
以苯并二茚并二噻吩(IDT)为给体(D)单元, 二氰基茚酮(IC)为受体(A)单元, 合成了四个A-D-A型非富勒烯受体小分子。通过调节IDT结构单元上烷基取代基链的长度(-C6H13, -C8H17, -C10H21和C16H33), 系统研究了分子热学性质、光学性质、能级结构及光伏性能随烷基链长度的变化规律。测试结果表明, 烷基链长度的变化对分子的热稳定性、HOMO能级、最大吸收峰值和吸收范围并没有很大的影响, 但随着烷基链变短, 分子的摩尔消光系数变弱、结晶性升高。基于PBDB-T∶C8-IDT-IC的光伏器件显示了较高的光电转换效率, 达5.90%, 而PBDB-T∶C16-IDT-IC的器件效率最低, 表明烷基取代基链长度对材料的光伏性能具有一定影响。
非富勒烯小分子 苯并二茚并二噻吩 有机太阳电池 有机半导体材料 光电转换 non-fullerene small molecule IDT organic solar cell organic semiconductor material photoelectric conversion
以透明导电薄膜MoO3/Au/MoO3代替铟锡氧化物(ITO)作为有机太阳能电池(OSCs)的阳极, 研究了一系列结构为MoO3/Au/MoO3的透明电极和MoO3(y nm)/Au(x nm)/MoO3(y nm)/CuPc(25 nm)/C60(40 nm)/BCP(8 nm)/Al(100 nm)的有机太阳能电池。研究表明, MoO3/Au/MoO3电极的光电特性可通过改变各层薄膜厚度加以调控, 在MoO3薄膜厚度为40 nm、Au薄膜厚度为10 nm时性能最优, 且以该薄膜为电极的有机太阳能电池器件的性能接近于电极为ITO的有机太阳能电池器件。
透明电极 有机太阳电池 光电性能 transparent electrode organic solar cells photoelectric performance
南京邮电大学 光电工程学院 特种光纤材料制备及应用工程技术研究中心, 南京 210023
选用聚[9-(1-辛基壬基)-9H-咔唑-2,7-二基]-2,5-噻吩二基-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基-2,5-噻吩二基](PCDTBT)作为电子给体, [6,6]-苯基-碳71-丁酸甲酯(PC71BM)作为电子受体, 分别以邻二氯苯(ODCB)、氯仿(CF)以及邻二氯苯/氯仿(ODCB/CF)不同比例混合溶剂作为活性层溶剂制备有机薄膜太阳电池, 研究了不同溶剂对光伏电池光电性能的影响。结果表明: 合适比例的ODCB/CF(1/1)作为溶剂对制备的光伏器件紫外吸收光谱和外量子效率曲线都起到了积极的作用, 此时器件能量转换效率最高, 为2.28%, 较单一溶剂ODCB下制备的器件效率提高了42%。通过原子力显微镜表征发现此时器件光活化层有较好的相分离。
有机太阳电池 形貌 混合溶剂 邻二氯苯 氯仿 organic solar cell morphology mixed solvents ODCB CF
1 大理学院 工程学院，云南 大理 671003
2 北京大学 人工微结构和介观物理国家重点实验室，北京 100871
为研究BCP对有机太阳电池的影响，制备了含BCP层的体相异质结电池，器件结构为:ITO／PEDOT∶PSS／P3HT+PCBM／BCP/LiF/Al。结果表明：BCP层起到了空穴阻挡和电子传输的作用,器件性能随着BCP层厚度的不同而变化，当BCP厚度为6nm时，其性能最好。
有机太阳电池 空穴阻挡层 厚度 能量转换效率 organic solar cell hole-block layer thickness power conversion efficiency
河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
综述了近几年修饰有机太阳电池电极方法的最新进展,指出了阴极与电池寿命的联系。提出了几种重要的有机太阳电池电极结构模型,并给出了其结构剖面和工作原理。还介绍了TiOx作为空间隔离层在有机太阳电池中的工作原理,以及空间隔离层应具备的条件。最后,对有机太阳电池的发展提出了几点看法。
有机太阳电池 电极修饰 光学隔离层 organic solar cell electrode modification optical spacer
电子科技大学 光电信息学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室， 成都 610054
采用Bphen/Ag/Bphen作为阴极缓冲层，制备了基于CuPc/C60的有机太阳电池，研究了在有机薄膜中加入金属超薄层对器件性能的影响。结果表明，在Bphen缓冲层中加入1nm的Ag时，器件的电子注入和传输都得到了提高。采用常用的等效电路模型，计算了缓冲层对器件性能参数的影响。发现Bphen/Ag/Bphen可以改善有机层和电极的界面接触性能，降低器件的串联电阻。此外，测试了器件的吸收光谱，研究了复合缓冲层对器件光子吸收的作用，发现加入Ag薄层后提高了器件的光吸收能力。
有机太阳电池(OSC) 复合缓冲层 超薄层 界面修饰 organic solar cells multiinterlayer Bphen Bphen ultrathin layer interface modification
西北工业大学 理学院应用物理系, 陕西省光信息技术重点实验室, 西安 710129
针对CuPc-PTCDA有机小分子太阳电池, 根据光学干涉效应和扩散理论, 建立了非相干光吸收模型和激子传输模型, 利用Matlab软件模拟了限制有机光伏效率的光吸收和激子扩散过程, 模拟了不同激子扩散长度下CuPc层内激子浓度分布, 由此得到了光电流密度和外量子效率与CuPc层膜厚的关系; 模拟得到了外量子效率与PTCDA、CuPc各层膜厚的关系, 进而优化有机层的结构, 以此达到了提高器件光伏效率的目的。
有机太阳电池 薄膜厚度 模拟 激子扩散 organic solar cells film thickness simulation exciton diffusion
1 大理学院, 云南 大理 671003
2 北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京 100871
能源问题是目前最为关注的焦点之一, 随着社会的进步和工业的发展, 地球上已探明可使用的化学燃料能源, 包括石油、 天然气和煤等, 日趋枯竭。 太阳能的利用已引起各国的重视。 光伏器件是太阳能利用的最为重要的手段之一, 有机太阳电池在此类器件中将承担极其重要的角色。 但低的光电转换效率是阻碍其产业化的瓶颈。 为此简要综述了提高有机太阳能电池能量转化效率的两个思路, 并指出了有待解决的问题。
有机太阳电池 能量转换效率 光吸收 表面等离子激元 Organic solar cells Power conversion efficiency Light absorbing Surface plasmon 光谱学与光谱分析
2011, 31(5): 1161
中山大学 光电材料与技术国家重点实验室， 广东 广州 510275
研究了MoO3阳极缓冲层对基于CuPc/C60异质结的有机小分子太阳电池器件性能的影响。发现：MoO3阳极缓冲层略微降低了器件的短路电流、开路电压及能量转换效率；MoO3阳极缓冲层提高了器件的整流比；具有MoO3阳极缓冲层的器件在持续光照条件下连续工作20 min，其主要性能参数(如短路电流、开路电压、填充因子及能量转换效率)无明显衰减，而没有MoO3阳极缓冲层的对比器件在相同条件下连续工作20 min，其能量转换效率衰减了大约45%。研究结果表明：MoO3阳极缓冲层明显提高了基于CuPc/C60异质结的有机小分子太阳电池器件的稳定性，可能的原因主要是MoO3阳极缓冲层改善了ITO阳极和CuPc界面，抑制了因持续光照连续工作引起的界面老化，从而提高了器件的稳定性。
有机太阳电池 阳极缓冲层 organic solar cells MoO3 MoO3 anode buffer layer
