有機(jī)太陽能電池封裝技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1頁11有機(jī)太陽能電池概述1.1研究背景隨著化石能源的日益枯竭可再生能源的尋求已經(jīng)迫在眉睫，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的綠色能源受到了人們的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球表面接受的太陽能輻射達(dá)到全球需求能源的一萬倍，地球每平方米平均每年受到的輻射可發(fā)電289kw.h，在全球4%的沙漠上裝太陽光伏系統(tǒng)，就足以滿足全球能源需求。因此光伏發(fā)電具有廣闊的發(fā)展空間。目前占光伏市場(chǎng)主導(dǎo)地位的是單晶硅和多晶硅太陽能電池。但是昂

2、貴的成本是限制無機(jī)太陽能電池進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。并且，中國多晶硅價(jià)格從去年最高的超過300萬元噸，下降至目前大約120萬元噸。薄膜太陽能電池等由于成本低市場(chǎng)份額迅速擴(kuò)大，這不僅對(duì)傳統(tǒng)晶硅電池價(jià)格形成壓制，同時(shí)在一定程度上降低了太陽能發(fā)電成本。從20世紀(jì)70年代開始人們就越來越關(guān)注有機(jī)太陽能的研制。在導(dǎo)電聚合物上的研發(fā)利用取得很大的進(jìn)步，有機(jī)半導(dǎo)體成為硅半導(dǎo)體的替代品指日可待。機(jī)導(dǎo)電聚合物有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：有機(jī)分子可以經(jīng)過加工，不需要得到

3、晶體狀無機(jī)半導(dǎo)體。特別是聚合物半導(dǎo)體的優(yōu)越性是與廉價(jià)的加工技術(shù)聯(lián)系在一起。大量的研究表明，導(dǎo)電聚合物是集各種性能于一身的半導(dǎo)體材料。導(dǎo)電聚合物又稱導(dǎo)電高分子是通過參雜手段能使得電導(dǎo)率在半導(dǎo)體和導(dǎo)體范圍內(nèi)的聚合物.自1970年代第一種導(dǎo)電聚合物—聚乙炔發(fā)現(xiàn)以來一系列星星導(dǎo)電聚合物相繼問世.常見的導(dǎo)電聚合物有聚乙炔聚噻吩聚吡咯聚苯胺聚苯撐聚苯撐乙烯和聚雙炔等.有機(jī)薄膜聚合物的快速發(fā)展，為有機(jī)薄膜太陽能電池的發(fā)展，提供有力的支持。機(jī)薄膜太陽能

4、電池也是一種薄膜器件，現(xiàn)在的各種成熟的薄膜制造技術(shù)為有機(jī)薄膜太陽能電池的發(fā)展提供技術(shù)保障。有機(jī)聚合物太北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3頁3層電極，陽極一般是ITO，陰極一般是功函數(shù)低的金屬Al，Ag，Ca，Mg等。在有機(jī)單層器件中，兩個(gè)電極功函數(shù)差別導(dǎo)致的內(nèi)建電場(chǎng)是激子解離為電子和空穴的主要驅(qū)動(dòng)力，然而，內(nèi)建電場(chǎng)一般不足以將有機(jī)材料的激子解離，所以激子解離效率極低。從而導(dǎo)致單層結(jié)構(gòu)光電轉(zhuǎn)換效率很低。1.2.2雙層異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池器件

5、雙層異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池的給體和受體材料分層于陰極和陽極兩個(gè)電極間組成平面型DA界面，如圖11(b)，其結(jié)構(gòu)為：玻璃基片陽極給體材料受體材料金屬陰極，在雙層異質(zhì)結(jié)太陽能電池器件中電荷分離的主要驅(qū)動(dòng)力是給體和受體的LUMO的能極差（給體和受體界面的電子勢(shì)壘）。在界面處較大的勢(shì)壘更有利于激子的解離。和單層器件對(duì)比，雙層異質(zhì)結(jié)器件的優(yōu)點(diǎn)在于提供更好的電子空穴通道。電子和空穴分別在n型受體材料中和p型給體材料中傳輸，使電荷分離效率增大，自由電荷

6、重新復(fù)和率減小。1.2.3體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池器件本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池的給體和受體在活性層中是充分混合的，DA界面存在于整個(gè)活性層。如圖11(c)，其結(jié)構(gòu)為：玻璃基片陽極混合活性層材料金屬陰極，與雙層異質(zhì)結(jié)相似，都是用DA界面效應(yīng)來轉(zhuǎn)移電荷。區(qū)別在于本體異質(zhì)結(jié)在整個(gè)活性層產(chǎn)生電荷分離，而雙層異質(zhì)結(jié)只在界面處產(chǎn)生電荷分離，所以本體異質(zhì)結(jié)器件中激子解離效率較高，復(fù)合的概率較小，本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池活性層材料的形貌和受體給體的混合程