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有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)與原理

來源:未知 時間:2011-04-15 18:29 點擊:

有機(jī)太陽能電池,顧名思義,就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。大家對有機(jī)太陽能電池不熟悉,這是情理中的事。如今量產(chǎn)的太陽能電池里,95%以上是硅基的,而剩下的不到5%也是由其它無機(jī)材料制成的。

1 有機(jī)太陽能電池的原理  
有機(jī)太陽能電池以具有光敏性質(zhì)的有機(jī)物作為半導(dǎo)體的材料,以光伏效應(yīng)而產(chǎn)生電壓形成電流。主要的光敏性質(zhì)的有機(jī)材料均具有共軛結(jié)構(gòu)并且有導(dǎo)電性,如酞菁化合物、卟啉、菁(cyanine)等。  
2 有機(jī)太陽能電池的幾種結(jié)構(gòu)
   有機(jī)太陽能電池按照半導(dǎo)體的材料可以分為單質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、P-N 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、染料敏化納米晶結(jié)構(gòu)。  
3 單質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)  
單質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是以Schotty 勢壘為基礎(chǔ)原理而制作的有機(jī)太陽能電池。其結(jié)構(gòu)為玻璃/金屬電/染料/金屬電,利用了兩個電的功函不同,可以產(chǎn)生一個電場,電子從低功函的金屬電傳遞到高功函電從而產(chǎn)生光電流。由于電子—空穴均在同一種材料中傳遞,所以其光電轉(zhuǎn)化率比較低[3]。  
4 PN 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)
P-N 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是指這種結(jié)構(gòu)具有給體-受體(N 型半導(dǎo)體與P 型半導(dǎo)體)的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)如圖。其中半導(dǎo)體的材料多為染料,如酞菁類化合物、北四甲醛亞胺類化合物[4],利用半導(dǎo)體層間的D/A 界面以及電子—空穴分別在不同的材料中傳遞的特性,使分離效率提高。Elias Stathatos 等人結(jié)合無機(jī)以及有機(jī)化合物的優(yōu)點制得的太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率在5%~6%[5]  
5 NPC(nanocristaline photovoltaic cell)染料敏化納米晶
   染料敏化太陽能電池(DSSC)主要是指以染料敏化的多空納米結(jié)構(gòu)TiO2 薄膜為光陽的一類太陽能電池。它是仿生植物葉綠素光合作用原理的太陽能電池。而NPC 太陽能電池可選用適當(dāng)?shù)难趸原電解質(zhì)從而使光電效率提高,一般可穩(wěn)定于10%,并且納米晶TiO2 制備簡便,成本低廉,壽命可觀,具有不錯的市場前景。

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