有机太阳能电池封装技术毕业设计.doc

,可再生能源的寻求已经迫在眉睫,太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色能源受到了人们的关注。据统计,地球表面接受的太阳能辐射达到全球需求能源的一万倍,,在全球4%的沙漠上装太阳光伏系统,就足以满足全球能源需求。因此光伏发电具有广阔的发展空间。目前占光伏市场主导地位的是单晶硅和多晶硅太阳能电池。但是,昂贵的成本是限制无机太阳能电池进一步发展的重要因素。并且,中国多晶硅价格从去年最高的超过300万元/吨,下降至目前大约120万元/吨。薄膜太阳能电池等由于成本低,市场份额迅速扩大,这不仅对传统晶硅电池价格形成压制,同时在一定程度上降低了太阳能发电成本。从20世纪70年代开始人们就越来越关注有机太阳能的研制。在导电聚合物上的研发利用取得很大的进步,有机半导体成为硅半导体的替代品指日可待。机导电聚合物有其独特的优势:有机分子可以经过加工,不需要得到晶体状无机半导体。特别是聚合物半导体的优越性是与廉价的加工技术联系在一起。大量的研究表明,导电聚合物是集各种性能于一身的半导体材料。导电聚合物又称导电高分子,是通过参杂手段,—聚乙炔发现以来,,聚噻吩,聚吡咯,聚苯***,聚苯撑,聚苯撑乙烯,,为有机薄膜太阳能电池的发展,提供有力的支持。机薄膜太阳能电池也是一种薄膜器件,现在的各种成熟的薄膜制造技术为有机薄膜太阳能电池的发展提供技术保障。有机聚合物太阳能电池具有可重复利用,质量轻,柔性强,对环境无污染,低成本,制作过程简易迅速等优点。双层异质结概念的引入标志着有机太阳能电池的一个重要突破。1986年,[1]使用另一种有机半导体材料作为电子受体,与电子给体材料(酞菁铜)构成异质结,制备了双层结构的有机太阳能电池,大幅度提高了有机太阳能电池的性能。1995年,Yu等[2]将共轭聚合物EH-PPV和富勒烯(或其衍生物PCBM)混合在一起,制备了体异质结太阳能电池。2001年,Shaheen等[3]使用***苯作为溶剂来取代当时常用的甲苯,制备了基于聚对苯乙炔富勒烯衍生物混合溶液(MDMO-PPV:PCB)性层的体异质结太阳能电池。%,几乎是甲苯作为溶剂的器件效率(%)的3倍。2003年,Padinger等[4]对P3HT:PCBM体异质结太阳能电池进行热退火(75°C)以及外加电压()的后期处理,在白光照射下(功率为80mW/cm2)%的功率转换效率。2007年,Peet等[5]报道称向PCPDTBT:PC71BM混合溶液(溶剂为***苯)中添加很小体积比的alkanedithiol,%%。2012年,DO等[6]%的反型结构叠层太阳能电池,主要釆用了更高效的低带隙材料作为子电池的活性层。2013年,you等[7]继续优化低带隙聚合物并釆用Dou等所报道的器件结构,制备的叠层太阳能电池效率首次突破10%(%)。,如图1-1(a),其结构为:玻璃基片/电极/同质活性层/电极,阳极一般是ITO,阴极一般是功函数低的金属Al,Ag,Ca,Mg等。在有机单层器件中,两个电极功函数差别导致的内建电场是激子解离为电子和空穴的主要驱动力,然而,内建电场一般不足以将有机材料的激子解离,所以激子解离效率极低。从而导致单层结构光电转换效率很低。-A界面,如图1-1(b),其结构为:玻璃基片/阳极/给体材料/受体材料/金属阴极,在双层异质结太阳能电池器件中电荷分离的主要驱动力是给体和受体的LUMO的能极差(给体和受体界面的电子势垒)。在界面处较大的势垒更有利于激子的解离。和单层器件对比,双层异质结器件的优点在于提供更好的电子空穴通道。电子和空穴分别在n型受体材料中和p型给体材料中传输,使电荷分离效率增大,自由电荷重新复和率减小。,D-A界面存在于整个活性层。如图1-1(c),其结构为:玻璃基片/阳极/混合活性层材料/金属阴极,与双层异质结相似,都是用D-A界面效应来转移电荷。区别在于本体异质结在整个活性层产生电荷分离,而双层异质结只在界面处产