红外纳秒激光辅助制备大面积有机光伏电池模组

近年来,新型活性层材料的发展和对活性层形貌的精确调控极大地促进了有机光伏电池(OPV)的发展,在实验室制备的小面积OPV的能量转换效率(PCE)已经超过19%.然而,面向未来商业化应用的高效且稳定的大面积OPV模组的制备仍然面临诸多挑战,因此相关研究受到广泛关注.本文采用低成本的红外纳秒激光器刻蚀和图案化制备了大面积OPV模组,与通常采用飞秒激光器进行烧蚀相比,该方法可大幅降低设备和维护成本;研究和优化了各功能层的激光加工参数,降低了对ITO透明电极的损伤;利用底层ITO的热效应实现了对红外光吸收较弱的中间有机层的烧蚀;最后,制备了有效面积为28 cm^(2),几何填充因子(GFF)超过93%的OPV模组,能量转换效率达到14.33%.本工作研究了利用低成本纳秒激光器辅助制备高GFF大面积OPV模组的方法,有利于促进大面积OPV模组的研究和产业化应用.

有机光伏电池在建筑光伏一体化中的应用及前景

光伏发电是实现“碳中和”的重要途径之一,光伏建筑一体化应用是光伏发电的主要发展方向。有机光伏电池是以有机半导体材料为光伏活性层,可以通过改变光活性层材料的分子结构来选择性吸收紫外与近红外光子,又能保证在可见光范围内的透明度;同时,有机材料高的吸收系数保证了超薄的活性层,造就了其优异的柔韧性,使其在半透明玻璃上有巨大的应用潜力,高度契合光伏建筑一体化要求。目前单结有机光伏电池的效率已接近20%,并保持良好的发展趋势,有望在未来实现大规模的工业化应用。在此,总结了有机光伏电池在建筑光伏中的应用优势、分子设计需要遵循的规则、有机光伏建筑一体化的各种应用场景以及对其未来的展望,最后探讨了未来发展需要克服的难题。

等离子体处理影响有机光伏电池阳极表面性能的研究

采用等离子体处理对有机光伏电池阳极表面进行改性,通过X射线光电子能谱、X射线衍射、分光光度计和四探针等测试技术,研究了改性处理对阳极表面性能的影响.结果表明:等离子体优化了表面化学组分,降低了方块电阻.另外,利用处理前后的阳极样品制备了双层结构器件,通过分析其电流-电压特性,进一步研究了改性对其功函数的影响.研究结果表明,阳极改性对改善有机光伏电池的器件性能具有重要作用.

有机光伏电池输出特性模拟实验研究

分析有机光伏电池机理及等效电路模型,利用Matlab软件建立有机光伏电池伏安特性仿真系统,定量模拟有机光伏电池内部串联电阻、分流电阻对其伏安特性、开路电压和短路电流的影响.制备了体异质结有机光伏电池,仿真对比和实验结果吻合.

体异质结有机光伏电池物理性能模拟

基于光学干涉效应和载流子传输理论建立体异质结有机光伏电池模型。模拟分析了体异质结光伏电池有机层厚度与激子产生率、载流子密度以及短路电流密度之间的关系,并通过实验进行验证。体异质结有机光伏电池物理性能模拟为提高电池的光电转换效率提供理论基础。

值得关注的有机光伏电池材料

评述了近十年来有机光电池材料研究的最新进展,强调了材料复合对设计有机光伏电池的重要性,指出了有机半导体材料的分子聚集态结构与材料凝聚态结构的调控在改善器件性能上发挥的决定性作用,揭示了激发态过程与激发态性质的研究在提高光电转换效率上的意义,分析了有机光电池材料的发展前景。

热处理对活性层性质及有机光伏电池性能的影响

制备了MEH-PPV活性层薄膜及其器件,通过AFM、透射光谱和伏安特性测量研究了热处理对薄膜表面性质及其光电性能的影响。结果表明热处理降低了表面粗糙度,减小了禁带宽度和电阻率,提高了载流子迁移率。薄膜表面性质以及光电性能的优化,有利于增加有机光伏电池的短路电流、开路电压和填充因子,提高其能量转换效率,改善电池的器件性能。

聚合物/小分子有机光伏电池活性层形貌调控研究进展

近年来,基于新的有机半导体材料的合成、器件结构的优化以及对太阳电池活性层形貌的有效调控,有机光伏电池(OPV)得到了迅速的发展。目前基于聚合物/小分子共混体系的单结OPV的光电转换效率已经超过18%。首先,概述了聚合物/小分子OPV的研究进展;接着,介绍了OPV的工作原理和相分离机理,并分析了OPV的光电性能、活性层形貌特征参数以及相分离过程这三者之间的关系;其次,探讨了不同物理调控手段对活性层形貌的影响,主要介绍了调节溶液的聚集、成膜过程中优化活性层形貌以及薄膜后处理等优化活性层的方法,重点介绍了聚合物/小分子OPV的活性层形貌调控的方法;最后,对OPV未来的发展方向进行了展望。

9,9′-联芴烯衍生物在有机光伏电池中的应用

由于具有独特的14π电子芳香结构和扭曲的非平面构型,9,9′-联芴烯衍生物成为近年来被广泛研究的一类新型有机光伏材料。9,9′-联芴烯衍生物含有两个刚性平面内的联苯单元,因此具有良好的热稳定性和化学稳定性;且其具有优良的光电特性,很容易接受电子,从而提升自身的最低未占分子轨道(LUMO)能级,使得其有机光伏器件的开路电压增大。此外,9,9′-联芴烯有12个不同的取代位,与富勒烯衍生物相比,其结构更具灵活性。但是,该类化合物的电子迁移率较低,使得其光伏电池的光电转化效率过低。如何通过提高该类材料的电子迁移率、拓展其光谱吸收范围和吸收强度来提高光伏器件的光电转换效率,受到越来越多的关注和研究。阐述了近年来联芴烯衍生物在有机光伏电池中的研究进展,并对其结构、性能进行了简要的分析。最后,对联芴烯类材料的发展前景进行了展望。

氧化锌掺铝绒面薄膜在有机光伏电池中的应用

目前有机光伏电池的吸光活性层电学传输特性和光学吸收特性的不匹配是制约其能量转换效率提升的主要原因之一.通过陷光结构对入射光进行调控,提高电池对光的约束和俘获能力从而达到"电学薄"和"光学厚"的等效作用,是解决有机光伏电池电学和光学不匹配的有效手段.本文采用湿法刻蚀技术获得了系列时间梯度的绒面氧化锌掺铝薄膜,并将其作为有机光伏电池的入射陷光电极,显著增强了电池的光学吸收.研究发现,当使用浓度0.5%的稀HCL腐蚀30s后的氧化锌掺铝薄膜作为入射电极后,电池的光电性能和效率显著增强.基于此绒面电极电池的电流密度比平面结构的电池提高了8.17%,效率改善了11.29%.通过对绒面电极表面的修饰处理,实现了电极与光活性层之间良好的界面接触,从而减小了对电池的开路电压和填充因子的影响.

美研制出碳原子薄膜透明材料并制成有机光伏电池

据有关媒体报道，美国南加州大学的研究人员最近成功研制出一种柔韧性很好的碳原子薄膜透明材料，并用它制作出有机光伏电池。

有机光伏电池受体材料研究

为提高有机光伏电池的能量转化效率,需开发新型受体材料。重点介绍了富勒烯、有机小分子、有机高分子3类受体材料以及相关的研究成果,并阐述了这些受体材料的演变规律,以及发展过程中面临的挑战和未来发展的方向,以期实现有机光伏电池的商业化应用。

青岛能源所利用三元策略构建超高拉伸性的有机光伏电池

近期,中国科学院青岛生物能源与过程研究所先进有机功能材料与器件研究组分别利用两种具有不同侧链的聚合物给体(PBB1-Cl、PBB2-Cl)作为第三组分来精细调节活性层内部及表面特性,以改善有机太阳能电池的性能。PBB1-Cl、PBB2-Cl的良好平面性显著增加了分子间排列的重叠区,特别是PBB1-Cl拥有一维侧链,可降低分子间的空间位阻,使活性层的分子间紧密堆积和缠结显著增强。

美国麻省理工学院透明有机光伏电池效率预计达12％

美国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）研制出一种可覆盖在现有建筑标准窗玻璃上的透明有机光伏电池，在允许可见光通过的同时利用红外线进行发电。

基于有机光伏电池的被动式建筑

近几年我国建筑行业得到了突飞猛进的发展,但是同时我国的建筑资源消耗大、能源浪费的情况十分严重。数据分析显示,在我国总能源消耗中,建筑能源的消耗占比巨大。因此,在建筑行业还存在巨大的节能空间。而被动式建筑的出现则大大减少了能源的消耗,由于其低能耗以及优越的性价比符合生态生活的理念,使得被动式建筑大量出现。本文在对有机光伏电池以及被动式建筑充分分析的基础上,提出了一种基于有机光伏电池的被动式建筑的理念,以供参考。

三菱化工研发出新型有机光伏电池

三菱化工集团公司计划出售一种新型外部建筑材料，该材料可利用太阳光产生能量，据悉这种材料将在2013年上市。

等离子体表面处理清洗对有机光伏电池表面有何作用?

铟锡氧化物(ITO)作为一种重要的透明半导体材料,不仅具有稳定的化学性质,而且具有优良的透光性和导电能力,因此在光电子工业中得到了非常广泛的应用。ITO的导带主要由In和Sn的5s轨道组成,而价带则是氧的2 p轨道占主导地位,氧空位及Sn取代掺杂原子构成施主能级并影响导带中的载流子浓度,ITO由于沉积过程中在薄膜中产生氧空位和Sn掺杂取代而形成高度简并的n型半导体,其费米能级Er位于导带底Ec之上,从而具有很高的载流子浓度和较低的电阻率。

二碘辛烷热预处理增强PEDOT光伏电池的性能

1,8-二碘辛烷(DIO)常作为添加剂,用于有机光伏电池活性层的形貌调控,以实现高光电转换效率(PCE)。但较高的化学活性,会造成聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)的空穴传输层还原脱掺杂,导致电池性能受损。本文采用热预处理方法,部分脱除DIO碘官能团,以降低其对PEDOT的还原活性,同时保留其对活性层的形貌优化功能,实现有机光伏电池PCE的显著提升。实验结果表明,随着DIO的热预处理时间延长,其对PEDOT还原脱掺杂的效果减弱,PEDOT薄膜面外的电导率由4.75×10^(-6)S·cm^(-1)逐渐提高到5.43×10^(-6)S·cm^(-1),功函数也随之提高,电池的PCE由17.08%提高至17.53%。随着热预处理时间的进一步延长,碘官能团的脱除过多,会导致其调控活性层形貌的功效变弱,电池的PCE回落至17.43%。

有机光伏电池物理性能的模拟

在分析有机聚合物光伏器件物理工作过程的基础上,依据光学原理和扩散理论建立了非相干光吸收模型和激子传输模型.模拟了限制光伏效率的光学吸收和激子扩散两个主要过程,获得了薄膜厚度与光学吸收、转换效率之间的函数关系,为增强有机薄膜的光学吸收、激子分离与传输并获得高转换效率的有机光伏电池奠定理论基础.

缓冲层提高有机聚合物光伏电池性能研究

在分析有机聚合物复合体光伏电池机理及等效电路模型基础上,研究了界面旋涂缓冲层对聚合物给体/受体复合体结构光伏器件性能的影响.制备了基于P3HT/PCBM的给体-受体复合体薄膜有机光伏电池,并分别在有机活性层和ITO基底之间以及有机活性层和电极之间插入TFB和F8BT缓冲层.实验证明:在ITO和活性层之间旋涂TFB作为阳极缓冲层,可增加有机聚合物光伏器件的短路电流,在活性层和电极之间插入F8BT作为阴极缓冲层,可增大光伏器件的开路电压,提高器件的转换效率.