有机太阳能电池研究综述及突破关键

能源问题是现今世界社会经济发展面临的首要问题之一。由于化石能源的有限性及其带来的环境污染等系列问题,开发利用绿色可再生新能源技术一直是世界各国政府关注和科学家研究的重点。在众多新能源技术中,作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,太阳能电池发展迅速,其中无机太阳能电池已实现商品化应用。与无机太阳能电池相比,有机太阳能电池具有柔性、半透明、可大面积印刷制备等特点和优点,在建筑及装备一体化、汽车玻璃和可穿戴设备等方面具有广阔的应用和发展前景。

法国物理学家A.E.Becquerel 在 1839 年首次发现了光生伏打效应,然而,直到 1959 年,H. Kallmann 和M.Pope 才成功制备出首个有机光电转化器件,尽管此器件的能量转换效率较低,但其推动了有机太阳能电池的研究进程。然而此后二十多年间,该领域的发展进程较为缓慢,直到1986年,美国柯达公司的邓青云博士采用真空蒸镀的方法,将双层异质结结构的概念引入有机太阳能电池的研究中,制备了能量转换效率接近 1%的双层结构的有机太阳能电池,为该领域里程碑式的突破。随后,G. Yu 和 A. J. Heeger 等提出了本体异质结的概念,将给受体共混形成互穿结构,从而提高了光生激子在给受体界面的解离效率。

此后,研究人员从材料的设计合成、器件制备工艺的优化及器件物理机理等多方面对有机太阳能电池进行了深入全面的探索,使得该领域得到了迅速发展,尤其是近几年非富勒烯受体的出现和发展,使得有机太阳能电池的光电转换效率节节攀升,现阶段实现有机太阳能电池的商业化,面临的主要问题包括能量转换效率、稳定性及成本等方面。

其中在器件稳定性方面,为了商业上的可行性,有机太阳能电池需在其循环周期内保持较为稳定的性能,实现长期稳定是太阳能电池技术应用的关键。

Oriental Spectra针对太阳能电池稳定性测试推出多通道光伏器件稳定性测量仪PVLab,可以广泛适用于硅基太阳能电池、有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池等各种类型的光伏器件。该系统集成了行业6中老化测量模式,包括无负载老化,恒压老化,恒流老化,最大功率MPP测试,最大功率点追踪MPPT,稳态功率输出SPO老化等。该系统支持高分辨源表测量,源表的测试通道可以在1~256测试通道之间扩展,相比于行业固有的测试方案,该系统极大提升了老化测量的精度,同时具备了更多的老化测量功能。

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