高分子光伏电池的进展.doc

高分子光伏电池的进展本文由浮生六日贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 非常抱歉，该文档存在转换错误，不能在本机显示。建议您重新选择其它文档 1本文由浮生六日贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 非常抱歉，该文档存在转换错误，不能在本机显示。建议您重新选择其它文档 1本文由ray1089贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 维普资讯 第 2卷 8 第 l 期 0 太 阳 能 学 报 V0 . 8. No. 0 12 1 Oc . 2 0 t,0 7 20 0 7年 l O月 AC A E RGl 0LU S S NI T NE AE S I CA 高分子 光 伏 电池 的进展 张 力,张秋 禹 ( 西北 工 业 大学 理 学 院 应 用 化 学 系 , 安 707 ) 西 10 2 摘 要 :对 高分 子 光 伏 电 池 的单 层 , 双层 , 分散 异 质 结 , 子异 质 结 模 型 的发 展 过 程 和 各 自优 缺 点 作 了 比较 详 细 的 分 介绍 , 同时 分 析 了 高分 子 光 伏 电 池 尚 存 在 的 问题 , 出 了如 何 改 进 的 方 法 ( 方 向 )特 别 指 出 可 以 通 过 合 成 新 的 窄 提 或 , 带隙光电活性材料和精确控制材料形态来提高总能量转换效率 , 并探讨 了高分子光 电池的发展前景 . 关 键 词 :光 伏 电 池 ; 分 子 ; 阳电 池 ; 述 高 太 综 中 图 分 类号 :T 944 M 1. 文 献标 识 码 :A I J 刖 分子 L M U O能 量 高 , 受激 发 的电 子再 进 入受 体 分 子 无机 半导体 s 光 伏 电池 研究 较早 , i 总能 量转 化 的 L MO, 而 电子和空 穴 较好 地 完成 分 离 , 自输 U 从 各 效率 较 高 , 达 到 2 %l .但 s 晶 体 制 造 工 艺 复 入 不 同电极 , 可 5 I i 有效 阻止 了电 子 和空 穴 的再 复 合 .分 杂, 要求苛 刻 , 格 昂贵 , 以 一 直 不 能 普 及 应 用 . 离后 的载流 子 , 在 电 场作 用 下存 在 连 续 的通 道 到 价 所 若 近 年来 研究 的高分 子光伏 材料 , 因具 有易加 工 , 质量 电极 , 载流 子 就 分 别 流 向两 极 , 在外 电路 中 形 成 电 小, 成本低 等优点 而成 为有 可 能替 代 s 的新 型 光 伏 流 .尽管 对 异质 结 电池 电 荷 传输 的 驱 动 力 还 有 争 i 材 料 .高 分子光伏 电池要 达到实 际应 用最关 键的是 议 但 开路 电压 , 主 要 由给 体 的 H M O O和受 要提 高能 量 转换 效 率 ( C .八 十 年 代 中期 以 前 , 体 的 L M P E) U O能 量差决 定 . 基本上 是 单 层 电池 , 能量 转 化 效 率 一 直 不 高 ( 于 低 1 ; %) 随后 , 电子和受 电子 物质组 成 的异质 结 电池 给 置 在一起 形成激 子 .如 果给体 分 子 L MO能量 比受 体 U 2 高 分 子 光导 材 料 的进 展 通过 不 断 改 进 优 化 , 电 转 化 效 率 最 高 达 到 了 光 高分子光 导 材料 不 仅 具有 光 导 特性 , 而且 在 普 5 2; %l 尽管外 量 子 效 率达 到 了甚 至 8 % , 由 于 通 溶剂 里有较 好 的溶 解性 , 0 J但 故可 以用 现 有 的技 术 ( 如 吸 收光谱 和太 阳能 不 匹配 等 一些 原 因 , 成 总 能量 旋 涂 , 造 浸涂 , 喷涂 等方 法 ) 其铺展 在基 体上 , 而形 使 从 效率 一直 不高 .本 文对高 分子光 伏 电池 的进展 过程 成 大 面积 P V电池 .同时它和 一些有机 物 ( 电子受 如 作 了 比较详 细 的介 绍 , 着重 介 绍 了近 年来 出 现 的新 体 ) 有较 好 的兼 容性 和共溶 性 , 使其 在互 穿 网络 型异 的光电材 料和 电池 优化 措施 , 时分 析 了存 在 的 问 同 题 , 出了如 何改 进的方法 ( 提 或方 向 ) 并探 讨 了其 发 , 展前 景 . 质结 电池 中有很好 的分散性 . 在众 多 光 电材 料 中 , 噻 吩 衍 生 物 , P 聚 P V衍 生 物, 聚芴类 的性 能较 好 , 最 多.高 分子光 导材 料 研究 在最大 吸收 波长 处 光 吸收 比较 完 全 , 因此 高分 子 吸 1 高分 子 光伏 电池 的基 本 原 理 光层厚 度 比无机 半 导 体 低很 多 . 为有 效 吸收 光 能 , 异质结光 伏 电 池原 理 描 述 如 下 : 一 定频 率 无 机 晶体 s 的厚 度必 须 达到 10. 当 i 0p m左右 , 高分 子 而 ( v E ( 高 分 子半 导体 的带 隙 ) h) E 是 的光 照射 到 材料仅 仅需 要 1050 m厚 就 可 以在 该 材 料 最 大 0 0n 吸收波 长处 有较大 的光 吸收 _ .但 高分 子光 导材 料 8 还 存在 以下几 点 不足 : 最 大 吸 收波 长 多 位 于蓝 光 高分 子( 给体 ) 吸 收后 , 被 电子 就要 从 价 带 的 最 高 占 有轨道 ( O ) H MO 跃迁 到导 带 的最 低 空轨 道 ( U O) LM , 留下带正电荷的空穴 , 电子和空穴 因静电吸引结合 区 , 对太 阳光 子流 的最大长 波段 吸收 不足 , 吸 收波 且 收 稿 日期 :20.02 0 517 作者简介:张秋禹(95 )女 , 16一 , 教授 , 卜生导师 , 博 主要研究方向为功 能高分子结构 没计和合成 , 乳液体 系控 制 自由基聚合反应的应用 , 高 分 子/ 机 杂 化 材料 等 : zag w u eu C 无 hnn p . .F d I 维普资讯 1 0期 张 力等 : 高分子光伏 电池 的进展 段范 围较窄 , 因此对 总太 阳能利用 率 不高 , 极 大地 结构 , 吸 电子 单 元 交 替 相 连 , 香 环 间插 入 双键 这 给 芳 影响 了总能量转 化效 率 .通 常大 多数 共轭 高 分子 的 和窄 带隙 物质 共 聚 等措 施 对 分 子进 行 缝 成功 裁 , E P_ 不高 ( 普遍在 05 .V之 间 )因此 用 提 高开 路 合 成 了 可 溶 的 窄 带 隙 光 伏 材 料 如 P O T9, .15 , 电压来提 高效率 也很 困难 ; 和无 机 s半 导 体 中 i PE DOTEHITN【 I J Pr J v【 , , ti y n l h nl eP V衍 生 物 j e e P . 很 电荷 传输 不 同 , 分 子半 导 体是 以分 子 问 层 间跳 跃 然 而大多 数窄 带 隙材 料 外 量子 效 率都 不 高 ( 少 有 高 0 , 方式 传输 的 , 因此 载流 子迁移 率 比无机 半导 体低 , 激 超过 5 %的)这仍然 影 响光 电效 率 的提 高 .合 成具 同时具 有 较 高光 电性 能 的 高分 子 量 子分 离也 更 困难 ; 高分 子 半 导体 在 氧 气 和 水 并存 有 良好 溶解 性 , 的窄带 隙物 质仍是 一个 挑战性 的工 作 .部分 光导 高 的条 件下稳 定性 不高 . . 为 了匹配太 阳光 , 年来 一 些 结 构 改性 措 施 被 分子材 料结 构式见 图 1 近 用来设 计 窄带 隙光 电物质 , 如在 分 子链 中 引入 醌 式 0 =: C C P ED0T EHI N T 维普资讯 太 阳 能 学 报 2 卷 8 Cl 9 4 H2 0 厂I 一 OCl l o H2 0 0 EP MHP v 一 一 福 勒烯 吡 咯 烷一 嚷 吩 单体 双 MD - P ( CCoP V) MO P V O ll P - 旷 0 BBL R R Cl 2 H嚣 P PT T B 注 : A tin1 e P V结 构式 中 的 A 可 由其 右 边 四 式 任意 代 替 . heye P n 图 1 部 分 高 分 子 光 电材 料 结 构 式 F g 1 Moe ua l cu e o e d n r n c e tri e p p r i. lc lr a tr ft o o d a c po t a e S u h a nh 3 高分子光伏 电池模式的进展 3 1 高分 子光伏 电池 的模 式 的突破 . 载 流子能够 顺利 传 输 到 电极 , 高分 子 光伏 电池模 是 式 不断改 进 的动 力 .最早 出现 的单层 模 式 , 由于 电 场 不足 以克服激 子 束缚 能 , 量激 子 只有 扩 散 到材 大 如何使 光生激 子得 到最大 限度 的分 离和形成 的 料 和电极 的界 面处 才 能进 行 分离 , 激 子能 扩散 的 但 维普资讯 l O期 张 力等 : 高分子光伏 电池 的进展 lO 】5 距离 远小 于光材 料 的厚 度 , 电极 界 面远 的激 子在 离 扩散 中重新 复 合 , 因此 效 率 很低 . 而不 同电子 亲合 力 的两种半 导体 材料 组成 的双层异质 结 高分子 光伏 电池 的外量 子效 率高 很 多_ 这 是 因为光 生激 子 在 1 , 异质结 附近得 到 了较 好 的 分 离 , 而 产 生大 量 载 流 从 P B ) 光 活 性 混 合 物 中 所 占 比 例 较 大 ( 少 CM 在 至 7 %)加 上 P B 吸 光度 很 小 , 5 , CM 因此 不 利 于光 利 用 率 .Wi k3等 用 对 称 性 不好 的 衍 生 物 作 为 电 e l n 子 受体 , 其吸光 度大 大提高 , 对光 电流有 一定 贡献 . 2 高分 子/ ) 高分子 .尽管 C m等作 为 电子接 受 体 有强 的接受 电子 能 力 和较 好 的 电子 迁 移率 , 它 只 但 子 .同时 电子 , 空穴分别 在两 种不 同的材料 里传输 , 复合机会 减 少 , 此 光 电效 率 得 到 提 高 , 以达 到 因 可 1 以上 . % 对紫外 光有 吸收 , 对光 电流几 乎 没 有 贡献 . 而如果 选择有 吸光 能力 的 高分 子 作 为受 体 , 可 以扩 宽对 则 太 阳光 的 吸收带 宽 . 19 9 5年 , u等 和 H l 等 b Y as l 同时成 功用 C P N P V用作 异 质结 电池 中的 电子接 受 体 . 随 后 ( 3 H P V C t r P ,( 3 T M E P / Ne e. V) h P PH / F B )4等也 取 得 了较好 效 果 .但 是 , 8 T 2 3 电子在 高分 ( E P /m 是 最 早 构 造 的双 层 光 电池 , M H PVC ) ( 16庚 二稀 / ) ( A T C 组成 的( 聚 ,一 C ,P 3 / ) 等 高分 子/ 富勒稀 ) 双层光 伏 电池 都取 得 了较 高的外 量 子效 率及 总能量转 化率 .但 研究 发 现 , 为获 得 更好 的 分离效 果 , 子必须 产生 在给 一 界 面 附近 .这是 激 受体 因为激 子在共 轭高 分 子 中扩 散 长 度 为 52 n _ , 0 m8 子 中的迁 移率 较 低 .研 究 发 现 , 流 子 的迁 移率 和 载 物 质 分 子 量 , 学 结 构 , 长 以 及 侧 链 的 体 积 有 化 链 而 为 了 充 分 吸 收 光 能 , 分 子 吸 收 层 厚 度 却 达 高 10 m左 右 , 有 大量 离 界 面 较远 的光 生 激 子 还 没 0n 仍 关 .总 之 , 管 高分 子受 体 有 吸 光 优 势 , 存 在 尽 但 电子 传输 障碍 , 因此 发 展 高 分子 电子受 体 还 有许 多 障碍需 要 克服 , 今 为止 , 高 分 子/ 分 子 ) 迄 ( 高 电池 效 率仍 然无 法 同( 高分 子/C M) 比. PB 相 有扩 散到界 面就 发 生复 合 , 而 影 响 了外 量 子效 率 从 ( Q 的提 高 . E E) 因此 , 管 激子 的 分离 和传 输 效率 比单层 有 所 尽 提 高 , 由于双层 光 电池 两相 界面积不 大 , 果还 不 但 效 十分 显著 , 有一 点 比较 清楚 和直观 , 但 即载 流子有持 3高分 子/ 机 半 导 体 .无机 半 导 体 电子 迁 移 ) 无 率很 高 , 可作为 受 体起 传 输 电 子 的作 用 .这种 混 杂 光 电池 两 相都是 连续 的 , 呈纳 米相 分离 , 同时有很 大 续 的传输通 道 和能被 收集在恰 当的电极 . 3 2 分散异 质结 ( . 互穿 网络结构 ) 高分 子光伏 电池 将 给 电子和受 电子物 质充 分混合 形成互 穿 网络 的界 面面 积 , 因此很有 利于激 子分 离和传 输 . 组 装 此种 电池 通常 采用 两种方 法 : 是将 高 分 一 子和无 机半 导体 颗粒 ( 晶体 ) 解 在 同一 溶 剂 中 , 或 溶 然后将溶 液旋 涂 在 基体 上 , 种 无机 半 导体 颗 粒 通 这 常是能 吸收光 的纳米 晶 C S(2r J de70m) .通过 控 制 i CS 纳米 晶形 态可 以形 成 电子 传输 通 道 , 需 要 的 de 但 CS 量较 大 , de 由于 无 机 半 导 体 吸 光 度 不 如 高分 子 , 这影 响 了 光 吸 收效 率 和 增 加 了 载 流 子 复合 几 率 . 19 99年 , un _ 球 型 的纳米 晶 C S做 成 长条 H yh等 3 把 d 型构 造 , 在浓度 不 是很大 的情况 下 , 容 易首尾相 就很 结构 的分 散异 质结 电池 , 给体 和 受体 的接 触 面积 将 最大化 , 得 绝大 多数激 子都能在 界 面附近形 成 , 使 激 子能在复 合前 扩散 到 界 面进 行 分 离 , 量 子 效率 得 使 到 进一步 提高 .因此 , 分散 异 质结 电池 在 近年 来 成 为高分 子光 电 电池的首选 模式 .互穿 网络 型异质 结 电池可 以分为 以下 几类 , 种 电池 的组 成情 况 见 各 表 1 . 1高分 子/ 生 物 .这 是最 为 普遍 和效 率 最 ) C衍 高 的电池类 型 .受 体 P B 因具 有 良好 的溶解 性 和 CM 接形 成连 续通 道 , 因此改 善 了电子传输 ; 是将 高分 二 子通 过渗 透法 或单体 在孔 中电化 学 聚合 的途 径将 聚 合物 填人 多孑 的无机 半导体 ( To ) L 如 i2 中.虽然 T0 i2 不像 C S能 吸收可 见 光 , 其 多孑 性 有利 于 高分 子 d 但 L 进入 及具有 无 毒 的特 点 . 较强 的亲 电子性 而应用 最广 泛 .通 常 , 当给一 受体 比 为 14时 , : 电子 和空穴 都有较 大 的迁移率 , 同时保证 了正 负 电荷 的迁移 平衡 .研究 发现 , 电流 与通 道 尽管 如此 , T0 的混 杂 电池 外 量 子效 率基 本 以 i 都不 超过 1% , 能量 转 化 率 也 不 高 ( .%) 5 总 05 L , s J 因此 还有待 进一 步改进 . 的尺 寸大小 密切 相关 , 道 的尺寸和 溶剂选 择有关 , 通 高 的电荷迁 移率有 较高 的短路 电流 . 近年来 , 一些 新 的 P B C M类似 物 ( 如亲 电性 更好 4 高分 子/ 米 管 .为控 制 形态 , 成 电荷 传 ) c纳 形 的, 66一 苯基 . 一 酪酸丁酯 (C B ) 同样 条件 PB ) 在 下有 更 高 的 能 量 转 化 效 率 . 由 于 C 衍 生 物 ( 如 输通道, y ai 用 c纳米管 S N s直径 1 n ) Kmk s W T( . m 4 作为电子接受体和传输通道 , 构造了(3 TS N s PO / T ) W 维普资讯 太 阳 能 学 报 2 卷 8 光 电池 .20 0 4年 , y ai Km k s又进行 改 良 , 染料 N 将 一 (- 1 芘基 )马来 酰亚胺 ( M) P 附着在 纳米 管外 壁上 , 插 人在 P O 3 T和 S T 之 间 , WN s 这样 构 成 的 光 电池 短 路 电流 比不加染料 时有 一个数 量级 的增加 . 分 散异 质结 电池 中 , 载流 子 的迁 移率 影 响 因素 比较 复 杂 , 般 认 为 空 隙 迁 移 率 低 .但 Ei bt 一 lae z h 等_ 现 光 电 转 化 效 率 较 好 的 ( 3 H P B 混 合 加发 P T /C M) 薄膜 中电子迁 移率反 而 比纯 P B C M薄 膜要 低 1 . 0倍 说 明要进 一步 提高效 率 , 还需 考虑 电子迁 移率 . 表 1 部分分散异质结高分子光伏电池的转换效率 Ta l B te efr n e o oy rds es d be 1 etrp roma c fp lme ip re 图 2 一 B B型 嵌 段 共 聚物 D A一 Fg. i 2 一 DBAB lc o oy r bo k c p lme 各 种 分 子异 质 结 光 活性 材料 如 富 勒稀 吡 咯烷一 双噻 吩 ,X Q ,P s 等 已经成 功合成 , P A jP VbPl 4 其 中最 引人注 意的是 20 02年 S n 设计 的一种 D A u_ 4 BB 型 的嵌段 共轭 共聚 物( 2 .D是 共轭 给体嵌 段 , 图 ) A 是受 电子 受 体 , D和 A都 能 吸 收一 定 波 长 的光 .B 是非共 轭 的绝缘 柔性 链 ( 如脂 肪单 链 ) 绝 缘体 B单 , 键减少 了给一 体 兀轨 道 重 叠 , 受 因此 能 有效 延 缓 电 子 , 的复合 ; 时 , 影 响分 子 间和 分 子 内的 电 空穴 同 不 子转 移 和 激 子 分 离 .此 外 , 受 体 通 过 柔 性 链 相 给一 连 , 易于分 子 自组 装 形成 有 效 的相 分离 .在 一定 还 的加 工 技 术 下 , 组 装 成 如 图柱 状 相 分 离 ( 3 . 能 图 ) 通过控 制给 一 体嵌段长 度 , 够控 制柱 的直 径在激 受 能 子的扩散 距 离 内 , 激 子 容 易 扩散 到界 面分 离 , 使 电 子 , 有连续 的通 道传输 到各 自电极 , 以转换效 空穴 所 率较 高. AI ht r nt n p o vl i c l e o u c o ht o a e s ej i o tc l 光 电活 性 材 料 能 量 转 化效 率 PC % E/ 光 强 / W m m c ( 拟 太 阳光 模 或单色光) 3 3 分 子异质 结高分 子光伏 电池 . 分散 异质结 电池 的载流子 传输 通道可 能存在 不 连续等 陷阱 , 同时受加 工方式 的 限制 , 活性材 料 的微 态结 构 ( 如相分 离 的尺寸 等 ) 到 溶 剂 的选 择 , 剂 受 溶 的挥 发快慢 , 体 的温 度 , 质 和基 体 的相 互作 用 , 基 物 旋 涂速 度 , 剂 的饱 和 蒸 汽压 , 溶 给体一 体溶 解 性 和 受 彼 此混溶性 , 相含量 之 比 , 火温度 等多种 因素 的 两 退 影 响 , 电池 的优 化 多 依 靠 经 验 , 有 固 定 的加 对 没 工模 式 , 因此形 态很难把 握和精 确控制 . 而分 子异质结 光伏 电池 的微态可 以受到较 好 的 控 制.它是 采用受 电子 物质 和给 电子 物质通 过共价 图3 DA- B B 型嵌 段 共 聚 高 分 子 光 伏器 构 造 Fg. P d vc rhtcu eo DBAB-y l i 3 V e ie a c ie tr f tpe blc o oy rp oo oti e ie o k c p lme h tv l c d vc a 如果从 控 制 给一 体嵌 段 长 度 , 链 的取 代 基 , 受 侧 给 受体 能量 的 匹配 和 对太 阳能 的吸 收这 几 个方 面 进 行优化 , 作者认 为 是很有 希望 的电池模式 . 键连 在 同一 个分 子上 , 种给 体一 体 接枝 或嵌 段共 这 受 聚物 不仅具 有 电子转 移 功 能 , 可 以形成 稳 定 的纳 还 米级 均匀分 布两 相 ; 以通过一 定 的组 装技术 , 可 使分 在合成 共 聚物 时 , 要 给 一 体 问 进行 反 应 , 需 受 这 在一定 程度 上 限制 了活性 材料 的选择 , 同时 增加 了 子链排 列成 有序结 构 , 成 微米 或 纳米 级 各 自连 续 形 两相 J构 成 分 别 传输 电子 和 孑 穴 的两 种 不 同通 , L 道 , 所谓 的 既 双缆 双通 道 ) 分子异质 结 电池 ( ( 高 图 2 .另外 , 聚高分 子 可 以设 计 能 吸 收更 长波 长 的 ) 共 结构来 提高 光的吸 收. 工艺 的复 杂性 .尽管能 很好地 控制嵌 段共 聚物聚集 态, 电池转化效率有希望进一步提高, 但仍不排除存 在宏观 尺 度 相 分 离 的可 能 性 . 同时 由 于其 微 态 结 构, 载流子传输方式等还不是很清楚 , 这影响了对其 进行 进一步 优化 提高 . 维普资讯 1 0期 张 力等 : 高分子光伏 电池 的进展 4 高 分 子 光伏 电池 存 在 的 问题 高分 子光 伏 电池 从 单层 , 双层 异质 结 到 分散 异 质结和分 子异 质结 , 然 能 量转 化 效 率 有 了很 大 突 虽 破 , 总能 量转 化 率 仍 然 不 高 , 以 下 问 题仍 需 克 但 有 服: 物 质复合 而成 , 因此 载流子 传输 机理 比较复 杂 , 能 可 存在 载流 子传输 障碍 , 响效果 ; 影 3 发展 既具有 良好 的亲 电子性 , ) 电子 迁移 率 , 又 对 光有较好 的捕 获能 力 的新 型高 分子物 质 ; 4 高分 子光伏 电池 器件优 化 .对于转化 效 率较 ) 高 的分 散异 质结 电池 , 电流 的 产 生 和 电荷 的传 输 光 都 和电池 的微观形 态密 切相 关 .因此改 进主要 集 中 在优 化形态 方面 , 最大 限度有 利 于激子分 离 , 流子 载 传输 ; 5 研 究 具 有 较 高 空 穴 和 电 子 迁 移 率 的 活 性 材 ) 料 .载 流子 在 高 分 子 中迁 移 率 比无 机 半 导体 低 很 多, 这极 大地 制约 了光 电效 率 的提高 . 因此 , 应该积 1尽 管现在 高分 子光 活性材 料对所 在波 长 吸光 ) 度可 以达到很 高 , 吸光 波段 较 窄 ( 常 为 3O t 但 通 5n o 6 O m)特别 是对 占太 阳光 总 能量 较 大 部分 的长 波 5h , 长利用率 不高 , 此对 整 个 波段 的太 阳 光 总吸 收 率 因 还不 高 ; 2大多数 光 生激子 的分离 率还不 够 高 .如 果激 ) 子扩 散到 给一 体界 面距离 较 长 , 子在 寿命 期 内不 受 激 能 扩散到界 面 , 就会发 生复合 , 么激子 对光 电流没 那 有 贡献 .如果 开路 电压形成 的 内建 电场 不 能完全 克 服激 子结合 能 , 也影 响激子分 离 ; 3 载流子 传输 损失 .尽管 有些 电池有很 高 的激 ) 子分 离率 , 异质 结 电池 微观 形态 混乱 , 但 不能形成 良 极 探索有 良好 传输性 的高 分子 光活性 材料 ; 6 合成 可 以精 确控 制物 质微 态结构 的高分 子 ; ) 7 发展 混杂 太 阳电池 .这 种 ( 轭 高分 子/ ) 共 无机 纳 米半导 体 ) 电池具 有高 分子 的优 势 , 光 同时 将无机 半 导体 良好 的电子迁 移率 以及 易通过控 制形 态来改 善 电子传 输 的优 势结合 起来 ; 8 探索新 的加 工技术 .研 究能 生产大 面积 高分 ) 子光 伏器 的方法 , 同时发展 新 的加 工方 法 , 以更容 可 好 的载流子 连续 双通道 , 电荷传输 受阻 , 使 迁移率 不 高, 易复合 , 影 响 了电极 的电荷收 集 ; 这 4 电池 在 氧 气和 水 共存 的条 件 下 不稳 定 , 命 ) 寿 不长 : 易控 制材料 形态 , 能在 分子 , 纳米水 平更加 方便 快捷 地组装 材料 . 5 虽然 近 年来 光 电 大 面积 电池进 展 较 快 , 报 ) 但 告 的 大 多数 在 l 左 右 , 一 因此 还 应 进 一 步 研究 大 面积加工 技术 ; 6 高 分 子 光伏 电池 前 景 展 望 般 来说 , 电转换 效 率 至少要 达 到 1%才 可 光 0 能进入实 用 阶段 l .但 现在报 告 的高分子 光 伏 电池 8 一 6对 高分子 光伏 器的一些 物理 机理 还不是 很清 ) 楚, 理论 上的不 足影 响 了电池器 件的优 化 ; 7 现有 的加工 技术 有时不 能更好 地控 制 电池形 ) 态, 因此影 响 了电池 的优化 设计 ; 8 尽 管异质结 电池 在光 电效率方 面取 得 了很大 ) 的 E E最 好为 8 % , Q 0 能量 转 化 率 为 5 , 应 用 还 % 和 存 在较 大差距 .如 果新颖 的光 伏材 料不仅 对太 阳光 总能量有 很大 的 吸光 度 , 且 电 子在 材 料 中易 于 传 而 输; 再通 过优化 电池 设计 , 则可 以使 之有很 高 的量 子 效率, 因此开发具 有更 高 能 量转 换 率 的 高 分子 光伏 电池 是很 有希望 的 . 进展 , 但分 散型 异质结 对存 在形态 的控 制难 以把 握 , 而分子 型虽 然可 以很 好 的控 制形 态 , 由于需 要 共 但 价键 相连 , 活性 材料 的选择 受到 限制 , 使 而且增 加 了 工艺 复杂性 ; 参考 文献 GenM A, m r , i , t . o r e fc ny 1 re E e K Kn DL e a Sl le i c y g 1 acl f e i t l rg s i Po vli eerhadA pi a e J .Por s n ht oa sR s c n pla bs e o tc a c tn, 03 15 37 32 i s 20 ,1 ():4 5 . o 9 随着光 强度 的增加 , ) 电池 的量子效 率却 减 小 . 这可能是 材料 不纯 引起 的 , 此对 活 性 物质 的纯 度 因 有严格 的要求 . M ro R ysR ys ynkn im, Cr l a d . 2 a s eeee,K ugo K il a o D v L r i Hihe ce y p oo oti e ie a e n a ne l oy g - f in h tv l c d vc s b s d o n ae p l i c a d 5 高分子光伏 电池发展方 向 1研究 具有 窄带 隙 的高分子 光活性 材料 ; ) 2发 展染 料敏化 和宽 窄带 隙的复合 光活性 材 料 ) 增 加太 阳光 的利用率 .但 由于 光活性 材料 由更 多 的 ( 一 ey h p e e a d 一 3 m to c bn 1 一rpl 一 3 hxl i h n ) n 1( 一 e x a o y ) o y 1 to h yr p 一 pey ( ,) 6bed A pe hs s ee , 0 5 hnl 66 Ci l sJ . pl P yi tr 20 , 一 n i d cL ts 8 3:0 3 0 8 5 6. R uhTb s esl eoa cink ae,e a. 3 ac oi ,H ne rD br,Shi yP vl t 1 a e ls 维普资讯 1O 18 太 阳 能 学 报 2 卷 8 P r r n e f ukhtrjnt n ra i h t eetr ef ma c o bl e ou ci ognc o e o p o d tc s c o d s ag ie, o c s h t tcos w h e c l n ii o e :lr e sz lw o tp oo ee tr t x e e tvs d i E EC n N nt ho g 20 , 3 64 A .1E of ao cnl yC , 04 6 2 3 . e o b t l esi t J . pl hs e , 94 6 (5 l ur ie snivy A p Py t 19 , 4 2 ) el m o t ti Lt : Sagar H, rb . rf ioy fh me p et 4 pnga Kes C Ab e h t te l m n d F i sro d o o o ai adpl ecpo vhi Sl nr M t fr ncn o m r ht oa sJ . o E eg a r g y i o cl e o l S l el,2 0 ,8 ( ) 2 16. C s 0 4 3 2 3 :15 4 32 32 42 4 4. 8 1Mmts , r n , oiL e a. m asn e en rT Maes G r , t1 Ac pro t e e t T s o i bw s t-f e tglh a d s p iy y te i d MDMO- P / t eo- - r i n u hn l sn s e a h a t - e l h s - V P D aoo . h o me flr eie eea l ntok 5 yknvV T e l r ue n tpnttg e r: p y -l e n r r w h O e ot t asa e pr c hs aE o -i n u o r l apo h J .P yi :Lwd r eo l cl a c mes n lS s ms a d a ot c rs 0 2 1 ni a yt n N n su t e ,2 0 , 4(1 : o e r u - 2) 5- 6 3 0. P B ukht o mco l es J . h l il C M b e r jtnsa cl Ti S i F【, l e- i o r no d l | 20 2.4 O 0 03 4 4:2 2 . 47 51 19 l ,Btgi e tz JM, t 1 fc n pl jAe S e i e R d,Nm i e a.E i t o 1 m tn s i e y m t a diepnt t e o ht oa esJ . pl e s t ee a dnt r po vl icl _ A p b e n r re w k o tc P y et 0 4 4 1 ) 1 8 2 8 h sL t,2 0 ,8 ( 2 :27 - 10. M inrD,R ntsiJ ht oa so itcn et 6 e se s osl .Po vhi f n r nc d ak o e eo e ntok Sn t 20 ,1113 :15 15 . e r J . yt Me, 0 1 2 (-) 5 1 52 w s h Bde , rv o M i nr O g f eoe i 7 rbcCJ Cai n A, es e D. r i o t pnc s in h r c t oaeo l t o rcl J .A v FntM t , i vt n lg fp scs a es d uc a r ai l l e 2 0 ,1 ( ) 7 . 8 0 1 1 5 :34一3O. 10 WagFn,LoJ ,Y n a i,e a.Cn gt u 2j n eg u i agK ia t 1 oj a df e x u el o e e n sll c p lme : S nh ss c aa trz in, rn a d i e o y r o o s y te i, h r ce at i o ee t nc t n i o , l h m sin p oo o a c c l,a d lcr i r st n i t e is , h tv l i e n o a i g o t i d fc hlm bi M co l u s 20 , 86 : fl eet o oit J . ar o c e, 05 3 () e e ly m el 22 2 6 53 2 0. C al ei M, c ee i al C n gt o m r 8 ok yK v M G heMc e D. oj a dpl e e n h u e y po vli cl C e a r 20 , 6 2 ) 4 3 ht oa e s J . hm M t , 0 4 1(3 : 53 o te e 4 42. 5 11 1bai K ni A R t H K t 1 Pey n-t 2 JA一 r m M, okn , o ,ea. hnl e h l h h e ey nl d hnl ev y n yr l e Ti Sl y n pey ni l e hb d p y r J . hn o i e e ne i om s d Fl ,0 5 4 4 12 :O 2 O. i 20 ,7 ( ) 2 1 1 s m Bea L H ee A J Wul . oad r i pl e 9 r s , egr , d F T w s g c o m r d J r oa y s n wi ey s l i rn i a d g p h t v r ma nt scb n a s.I i .Elcr ncsrcu eo e to i t tr f u 12 Zo i m i H uQog Z egLp g t 1 2 j huQn e, o i , hn in ,e a.Hurn- g n i oee hsdl adgpepl e rh r rac ht- a w bna o y r f i pf mn epo - e o om so g e o h o plstaah ee ad dravs J .J Ce hs o i h npt n ei te hm Py, y i o h n vi 18 ,8 ( ) 6 3 4 8 . 9 6 5 8 :4 7 6 O vl idv e A p Py e , 04 8 (0 :15 o c ei sJ . pl hs t 20 , 4 1) 63 a t c Lt 15 6 5. Cai 1 0 rv oA,Li n o M A,Sh brM C,e a.Setoi ca e r t 1 pc m p e p p r s f eo h t , oe sl l l a dg p oj o r et dt in a vl o bwb a n i op e i e n u eo n c u 13 i e I Pri ,D aoo e a. oad h h m 2 jRe l , as J yknvV, t 1 Tw r gl e d i si y ce t h tg n rto d ls re c ag r np r n p l in p oo e e ain a o s fe h e ta s ti oy n r o gt ol e yt M t 0 3 3 1 ) 45 a dp y r J .sn e,20 ,17(- :13 e m h 3 13 4 6. m rue n u e r uco o es J .Po f ef lee b k ht o ntn s a cl r o - r l l ej i l r c SP E.2 04.5 2 :8 8 1 0 50 2 9. 1 eces K i e M, o cI e a. o ( i y nv 1H nkn A, n pr Pl , t 1 Pl te l ei p e y hne nln )dr ai sa w b dgpp lmesfrpoooti ye e ei t e sl a a y r o h tvl c v v o n o a 14 Ses nM,Z agF en r SC t 1 i r r 2 j vns o hn ,V esa ,e a.Hg pf t h e o ma c l e oa el fa l r aigp ltu rn o o n ep y rs l c lso n atn tn oyt oe ec p l o m r e apctnl h l i s 0 4 4 1 5 :52 plaos J .T i S i Fm ,20 , 5 2 7 ii no d l 4 5 9. 7 y e n ueeedrav d a r 03 5 m r dafl n ei te J .A vM t ,20 ,1 a lr i e ( 2 :9 8 9 1 1 ) 8 9 . 2 oae K i l 1C ldt ,Nc a M,G r , t 1 Lw bn a o os osL e a. o adgppl i y m r f ht oa plaos J .11 od Fl , e rpo vli ap ctn 1n Sl i so o tc i i i i s m 2 04.4 - 5 0 514 2:7 11 . 15 uG H ee . h g p ao dpo vlicn 2 Y ,