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            量子點-聚合物納米復(fù)合材料在聚合物光伏電池的應(yīng)用


            來源:中國粉體網(wǎng)

            中國粉體網(wǎng)6月23日訊 近年來,太陽能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日新月異。其中,無機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率最高可達40%。但由于該項技術(shù)創(chuàng)造的實際價值遠低于前期投入成本,因而對節(jié)能發(fā)電意義不大。與之相比,聚合物光伏電池成本低廉,制備簡單,引起人們越來越多的關(guān)注。共軛聚合物吸收光子后并不直接產(chǎn)生可以自由移動的電子和空穴,而是產(chǎn)生具有正負偶極的激子,只有當(dāng)激子被解離成可以自由移動的載流子并被相應(yīng)電極收集后才能產(chǎn)生光伏效應(yīng)。電子給/受體方式是實現(xiàn)聚合物光伏電池中激子分離的有效途徑。聚合物光伏電池的工作機理:聚合物在光照下受到激發(fā),電子由最高已占軌道(HOMO)躍遷到最低未占軌道(LUMO),產(chǎn)生激子,激子擴散到給體(聚合物)和受體的界面處,在給體及受體能極差的作用下,激子解離成光生電子和空穴,同時給體將電子轉(zhuǎn)移給受體,受體將空穴轉(zhuǎn)移給給體。分離后電子和空穴分別在受體和給體中傳輸,并向陰極和陽極移動,最終被各自電極收集。

                聚合物光伏電池的不足在于其光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)較低,為滿足應(yīng)用要求,人們希望PCE可達10%。為實現(xiàn)這一目標,國內(nèi)外研究者做出了很多努力,通過改變共軛聚合物側(cè)鏈,用Si原子取代C原子,用嘧啶取代苯環(huán)等都可以在保證給體-受體最低未占據(jù)軌道間驅(qū)動力的前提下降低給體的HOMO能級能量,從而有效提高PCE。Chu、Price課題組制備的聚合物太陽能電池的PCE 已超過7%,He課題組報道的PCE達8.37%。
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