纳米材料在有机太阳能电池中的应用讲述.pptxVIP

纳米材料在有机太阳能电池中的应用 毛武剑 51164700150 1. 地球每天接收的太阳能，相当于整个世界一年所消耗的总能量的200倍。太阳每秒发出的能量就大约相当于1.3亿亿吨标准煤完全燃烧时所释放出的全部热量。 2. 包括风能、海洋能等，都是太阳能的子孙、都是太阳能转换而成。 3. 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生清洁能源。 太阳能电池的应用 有机太阳能电池 定义：由有机材料构成核心部分，基于有机半导体的光生伏特效应实现光电转换的太阳能电池，称为有机太阳能电池。 1958年，Kearn和Calvin制备了第一个有机光电转换器件，主要使用MgPc(镁钛菁)，夹在两个功函数不同的电极之间，观察到了200mV的开路电压。 1986年，邓青云改进了器件核心结构，由四羧基苝的衍生物（PV）和铜酞菁组成的双层膜，光电转换效率达到了1%。 有机太阳能电池工作原理 光照条件下，有机材料上产生光生激子（电子-空穴对），电子位于LUMO能 级上，空穴位于HOMO能级上，然后电子从LUMO能级上转移到金属电极上被负极 所吸收，同时空穴在ITO正极上被吸收。 有机太阳能电池的结构类型 纳米颗粒在有机太阳能电池上的潜在应用 1、随着纳米颗粒尺寸大小的变化，其吸收光谱和荧光光谱范围将会发生变化。 2、一些纳米材料（碳纳米管）具有高的电荷传输率和高光学透过率。 碳纳米管（CNTs）分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种形式，是纳米级 石墨晶体，碳纳米管凭借优异的弹道传到行为和高电荷传输率以及良好光学透过 率，成为光电器件中的理想材料。 3、一些纳米颗粒（纳米金颗粒或纳米金棒）的等离子共振作用使其在光照下能产生强的近场电磁场和远场电磁波，这种束缚增强作用可增强有机太阳能电池光能吸收率。 金纳米棒掺杂有机太阳能电池活性层 金纳米棒紫外可见吸收光谱 将制备的纳米金溶液置于比色皿中，通过测试其UV—Vis吸收光谱研究了其光学特性，如图所示，在700 nm处有最大吸收峰。 金纳米棒的TEM图 金纳米棒在去离子水和乙醇中的紫外可见吸收光谱 水 PTB7:PC70BM体系的有机太阳能电池结构 掺纳米金棒的有机太阳能电池结构 二氧化硅包覆的金纳米棒有机太阳能电池结构 金纳米棒在易发生团聚，旋涂在PEDOT：PSS层上团聚的出现导致活性层成膜受到影响 纳米棒经SiO2包覆前后的紫外吸收光谱 不同浓度二氧化硅包覆金纳米棒的SEM图 0.8 pM 3 pM 9 pM 15 pM 从图中可以看出，随着掺杂二氧化硅包覆金纳米棒颗粒浓度的增加，稳态荧光光谱呈现上升的趋势，并且当浓度为15 pM的时候，稳态荧光光谱的值最大，证实了二氧化硅包覆金纳米棒的引入确实提高PTB7的激子产生。 从图中可以看出，随着掺杂二氧化硅包覆金纳米棒浓度的增加，电流密度先增大后减小，表明适量金纳米棒颗粒的引入会促进空穴的注入和抽取，当掺杂过量的二氧化硅包覆金纳米棒颗粒时，影响了PEDOT:PSS和活性层的接触，导致接触电阻增大，对空穴注入和抽取产生抑制作用。 谢谢！