【《提升有机太阳能电池性能和其柔性的主要方法分析》1700字】

提升有机太阳能电池性能和其柔性的主要方法分析图3（a）为由顶电极体、异质结共混光活性层、界面修饰层、柔性底电极组成的OSCs器件结构图3(a)、(b)柔性OSCs中非常重要的一个因素是柔性底电极，柔性底电极拥有很好的热稳定性、机械稳定性也很优异、光学透过率高的同时面电阻很低。这些对提高柔性器件性能都起到了重要作用。而通常由透明顶电极、体异质结共混光活性层、界面修饰层、底电极可组成半透明的OSCs如图3(b)。实现高透过率半透明器件的关键因素是需要一个低面电阻、良好欧姆接触、高透过率的顶部透明电极;，除此之外，由于界面修饰层底部基底相转变温度很低，需要发展一种在低温状态下空穴和电子迁移率很高的材料；而且，显色性对半透明电池来说也是很重要的，为了实现半透明电池色彩范围的控制，可以通过对光活性层的可吸收光谱进行调控。由上可知，要制做一定透明性、柔性、并且效率高的OSCs，需要重视OSCs的显色性能和底电极需要一定的柔性，顶电极需要透光，界面层的选材。1.1底电极的改良在OSCs中，透明底电极一般用ITO因为不仅透过率高，导电能力也好。所以，柔性OSCs刚出现时，底电极一般还用ITO。随着柔性OSCs发展，花费高昂、机械性能不好等一系列缺点浮现，使其应用范围有限。目前可以用铝、铜等金属，非金属C材料等来代替成为底电极材料。这样可以扩大柔性OSCs应用范围。1.2顶电极的改良就ST-OSCs来说顶电极透光程度是一个重要指标。除此之外顶电极还要拥有比较优异的导电性能，而且其能级需要跟界面层相互匹配。当下大部分透明顶电极有:超薄金属，聚合物中导电性能较好者，C、Ag纳米线，石墨烯等。后两者因其优异的导电性和延展性拥有较好的电池效率。下面说明Ag纳米线和石墨烯作为顶电极应用在半透明器件中。如图4所示。台湾陈教授等人通过研究和反复的实验，将石墨烯透明顶电极制作出来，这种方法制作出来的电池效率可以达到普通电池效率的百分之七十以上，而且跟普通电池相比光可以透过的程度高得多。这就可以看出用石墨烯来做透明顶电极有很大的优势。另一种银纳米线因为容易制备，对其他位置的伤害非常小，所以很多时候也被用作透明顶电极使用。在ST-OSCs的发展之初，美国佩乌曼斯教授等人通过大量实验研究出层状的AgNWs-网络透明电极，在使用中效果也还可以。图4(a)石墨烯和(b)银纳米线做透明顶电极的ST-OSCs器件结构图在其之后德国的布拉贝茨教授及其团队利用AgNWs做透明项电极，也制作出来了半透明器件。值得注意的是，不管你从哪用光照射这种顶电极都有一模一样的光，物理现象。从此也可以看出Ag纳米线在未来很可能有很大的市场。1.3界面修饰层的改良要想提升ST-OSCs器件效率，除了其他方面的不可控因素外，界面层的选用可以说是举足轻重的。当今大部分使用氧化锌，二氧化钛，功能性富勒烯衍生物等。界面修饰层之所以用后者因为其机械性能优异、在低温情况下电子迁移高。图5为ETL材料的结构式，美国简教授及其团队通过长时间的研究和探索，发明出了ETL-I和ETL-2，其电子迁移率分别为2.18x10-4cm2Vs和4.91x106cm2V-l，将两者应用在OSCs的制备中，取得了不错效果。之后随着科技的进一步发展，来自台湾的陈博士和其他团队一起继续探索，在通过大量实验之后做出来在ETL厚度翻倍的情况下还能保持较高效率。图5富勒烯衍生物ETL材料的结构式这也就是说界面修饰层在改良方面有一定成效。1.4显色性的改良光活性层和电极决定了太阳能电池的显色程度。显色性的高低影响太阳能电池工作效率。提高显色性的方法可以从物理方面和化学方面想办法，在光活性层中可构建互补对称的结构，这样可以提高显色性。如图6a所示，美国简教授和他的团队通过不懈努力多次试验终于发明出反向ST-OSCs，由于其在光活性层互补对称，在没有其他问题干扰下，电池可以呈现较为中性的颜色。同时当把电极厚度由薄变厚，电池显色性很容易发现改变了，这就为研制高显色性电池提供了很好的基础。用光学工程的方法也可以对显色性进行改良而且通过光学工程不仅可以提高显色性还能提高光转化效率。图6(a)左:OSCs结构式，右:ST-OSCs照片；(B)左:St-OSCs结构式，右:St-OSCs的透射曲线及色坐标这一系列研究表明，显色性的