有机薄膜太阳能电池的初步研究Word格式.docx
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关键词：
有机太阳能电池；
电极修饰；
活性层；
退火；
氧化锌
Abstract
Asglobalenergydemandtoincrease,theeffectiveuseofrenewableenergytobecomeseriousproblemstosolve.Nowday,theenergyweusingarefromtheminingofmineralfuels,andtheseresourcesarelimited.Solarenergyaccountforthetotalenergyoftheearth99%,duetoitsinexhaustible,nopollutionandsoon,becameoneofthenewenergywhichattractscountriesscientistsfocustheirattentiononitsdevelopmentandutilization.Inrecentyears,duetothehighpricesofthehighpuritysilicon,thecheaperorganicsemiconductormaterialsforthestudyofsolarcellshasattractedtheattentionoftheacademiccircles.
Thisreviewintroducesthedevelopmenthistoryandresearchstatusoforganicsolarcells,andanalyzestheadvantagesanddisadvantagesoforganicsolarcellsthroughthecontrastwithinorganicsolarbattery,thenoffersanperspectiveonitsfuture.Thispapealsointroducesthethebasicprincipleandbasicinstitutionoftheorganicsolarcells，itdiscussestheinfluenceofvariousparametersoforganicsolarcellsandmakesasimpleresearchonallkindsofmaterialwhichusedtotheorganicsolarcellproduction.
Therearemanyfactorsinfluencetheperformanceofthesolarcell,includingthestructure,material,growthtechniqueetc.Finally,itwillhavetwodifferenttemperatures,dopingC60andannealingundervariousconditions,andthenanalysistheinfluenceontheperformanceofdevicesbyannealingconditionsanddopingC60throughthestudyofexperimentaldataforabetterproductionprocess.
KeyWords：
organicsolarcells；
electrodemodified；
activecoating；
annealing；
ZnO
目录
摘要II
AbstractIII
引言1
1绪论2
1.1有机太阳能电池的发展历史2
1.2有机太阳能电池的优势及劣势3
1.2.1有机太阳能电池的优势3
1.2.2有机太阳能电池的劣势4
1.3有机太阳能电池的研究进展及发展前景4
2有机太阳能电池的基础知识6
2.1有机太阳能电池的工作原理6
2.1.1太阳能电池的工作原理6
2.1.2有机太阳能电池的工作原理6
2.2太阳能电池的结构8
2.2.1单层结构9
2.2.2异质结结构9
2.2.3混合异质结结构10
2.2.4染料敏化太阳能电池10
2.2.5新型器件结构11
2.3太阳能电池性能表征12
2.3.1几个重要参数12
2.3.2等效电路15
图2.9a）理想器件增加RSI-V特性变化情况b）减小RShI-V特性变化情况17
2.4有机太阳能电池的材料分类17
2.4.1小分子材料17
2.4.2聚合物材料18
2.4.3电极材料19
3有机太阳能电池的初步研究20
3.1有机太阳能电池电极修饰的研究20
3.1.1器件的制备20
3.1.2器件的测试与分析21
3.2活性层厚度对器件性能的影响22
3.2.1器件的制备22
3.2.2测试与分析22
3.3退火条件对器件性能的影响23
3.3.1退火时间对器件性能的影响24
3.3.2退火温度对器件性能的影响25
3.4氧化锌薄膜对有机太阳能电池电池性能的影响26
3.4.1氧化锌（ZnO）26
3.4.1器件的制备27
3.4.2测试与分析27
结论29
参考文献30
致谢32
引言
能源是为人类的一切活动提供不同种类能量的资源，是人类社会最重要的基础资源之一，可以说是与人类的现在与未来密不可分的一种物质，也因此备受人们关注。
能源按消耗后是否产生污染分为污染型能源（如化石燃料等）与清洁型能源（如水能、风能、太阳能等）。
在和谐社会与可持续发展的理念下，清洁型能源自然成为了当前各界关注的重点。
清洁型能源中的太阳能更是以其覆盖面广，环境限制低，又无需运输等优点而成为人们关注的焦点。
太阳能的开发与利用主要分为热能利用以及光能利用：
一方面人们通过利用阳光加热水产生蒸汽等方式以利用其内能，另一方面人们用太阳能电池将太阳能转化为电能来进行利用。
综合比较，因电能更易储存和输送，将太阳能转化为电能更有利于人们对太阳能的综合利用。
因此太阳能电池在近几十年中不仅是人们重点关注的问题，也是科学家最感兴趣的话题之一。
近年来，太阳能电池逐渐走向民用。
新型光伏电池发展十分迅速，可以预期的是，在今后的5到10年里它们将逐渐走向产业化，在光伏市场上扮演越来越重要的角色，并最终成为市场的主导。
自1954年在美国贝尔实验室成功研制出来第一块单晶硅太阳能电池以来，开启了人类对太阳能发在发电方面使用的一扇大门。
1958年太阳能电池首先在航天器上得到应用。
20世纪70年代初，硅太阳电池开始在地面应用。
从80年代起，太阳能电池效率大幅度提高，生产成本进一步降低。
从1990年到2000年，光伏组件的销售每年平均以20%的速度增长，特别是从1997年以来，年增长速度上升到30%。
近五年期间，世界光伏市场以平均每年40%的速度增加，到2010年全球市场容量增加400亿欧元。
到2050年，可再生能源占总能源的54%，其中太阳能的比例约为13%~15%；
到2100年，可再生能演将占86%，太阳能占67%.
目前，从太阳能电池的市场的结构来看，硅材料的太阳能电池是主流，硅基太阳能电池占有市场80%以上，而有机太阳能电池只占其中很小的一部分。
但是，有机太阳能电池具有一定的优势与前景，作为新近的研究重点同样受到了关注。
1绪论
1.1有机太阳能电池的发展历史
有机太阳能电池这个概念貌似很新，但其实它的历史也不短——跟硅基太阳能电池的历史差不多。
第一个硅基太阳能电池是贝尔实验室在1954年制造出来的，它的太阳光电转化效率约为6％；
而第一个有机光电转化器件是由Kearns和Calvin在1958年制备的，其主要材料为镁酞菁（MgPc）染料，染料层夹在两个功函数不同的电极之间。
在那个器件上，他们观测到了200mV的开路电压，光电转化效率低得让人都不好意思提。
起步之初就高下立判哪。
此后二十多年间，有机太阳能电池领域内创新不多，所有报道的器件之结构都类似于1958年版，只不过是在两个功函数不同的电极之间换用各种有机半导体材料。
此类器件的原理为有机半导体内的电子在光照下被从HOMO能级激发到LUMO能级，产生一对电子和空穴。
电子被低功函数的电极提取，空穴则被来自高功函数电极的电子填充，由此在光照下形成光电流。
理论上，有机半导体膜与两个不同功函数的电极接触时，会形成不同的肖特基势垒。
这是光致电荷能定向传递的基础。
因而此种结构的电池通常被称为“肖特基型有机太阳能电池”。
1986年，行业内出现了一个里程碑式的突破。
实现这个突破的是位华人，柯达公司的邓青云博士。
这个时代的有机太阳能电池所采用的有机材料，主要还是具有高可见光吸收效率的有机染料。
这些染料通常也被用作感光材料，这自然是柯达的强项。
邓青云的器件之核心结构是由四羧基苝的一种衍生物（PV）和铜酞菁（CuPc）组成的双层膜。
双层膜的本质是一个异质结，邓老的思路是用两种有机半导体材料来模仿无机异质结太阳能电池，构成一个给体—受体双层膜结构。
他制备的太阳能电池，光电转化效率达到1％左右。
虽然还是跟硅电池差得很远，但相对于以往的肖特基型电池却是一个很大的提高。
这是一个成功的思路，为有机太阳能电池研究开拓了一个新的方向，时至今日这种双层膜异质结的结构仍然是有机太阳能电池研究的重点之一。
双层膜异质结型有机太阳能电池的结构相对于肖特基型电池，采用了给体－受体双层膜结构，可以显著地提高激子的分离效率。
到了1992年，土耳其人Sariciftci（读作萨利奇夫奇）在美国发现，激发态的电子能极快地从有机半导体分子注入到C60分子中，而反向的过程却要慢得多。
也就是说，在有机半导体材料与C60的界面上，激子可以以很高的速率实现电荷分离，而且分离之后的电荷不容易在界面上复合。
这是由于C60的表面是一个很大的共轭结构，电
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