有机层无机层所形成的界面处可以完成激子的解离。但是激子的扩散长度是有限的,一般在10
m左右,距离界面10
m以外的激子是得不到解离的,对光电流没有贡献。当激子迁移到界面处,并在界面处解离成功才能形成自由的载流子正、负电荷,自由的载流子在内建电势或是外加电场力的作用下,会产生定向的运动,从而使两种载流子分开。电荷的传输和收集电子在聚合物中的传输是以跳跃的方式进行的,迁移率比较低。如MEHPPV(聚2甲氧基-5(2乙基-己氧基)-14亚苯基亚乙烯基)的空穴迁移率是107cm2VS,聚噻吩的是105cm2VS,而在这两种材料中电子的迁移率要远低于空穴的迁移率。向两个电极传输的正负电荷,最终会传输到电极处被各自的电极收集。因而电荷的收集效率也是影响光伏器件功率转换效率的关键因素。主要影响电荷收集的因素是电极处的势垒,再有就是激活层与电极界面的接触情况。
2有机聚合物光伏器件结构有机聚合物光伏器件结构
聚合物太阳能电池是有机太阳能电池研究的一个组成部分。围绕提高有机太阳能电池效率的研究,在过去的几年中取得了大量成果,从材料的选择到器件结构的优化都进行了不同程度的改进。在器件设计方面有机太阳能电池出现了四种结构:单层器件、双层或多层器件、复合层器件、层压结构器件,图2给出了这四种方式结构示意图。采用这些器件结构的耳的在于通过提高有机分子材料中电荷分离和收集的效率来得到较高的电池转换效率。
f图2四种典型聚台物太阳能电池的结构
3有机聚合物光伏器件的材料有机聚合物光伏器件的材料
作为聚合物光伏器件的共轭材料必须具备这样的功能:分子链中存在共轭体系并能通过部分离域的π和π’轨道完成光吸收和电荷传输过程;可溶性聚合物可通过溶液旋转涂膜、刮涂成膜、丝网印刷、层压旋转涂膜或电化学等方法成膜。。目前常用于聚合物太阳能电池研究的聚合物材料主要包括聚噻吩PTH衍生物、聚苯乙炔PPV衍生物、聚苯胺PANI以及其它类聚合物材料。这类聚合物都具有大的π共轭体系,存在较宽的π与π能带,可通过掺杂或化学分子修饰来调整材料的电导性,使带隙降低,通常为20~22eV,可有效地吸收太阳光。例如MEHPPV具有很强的吸收峰且吸收系数很高,在吸收峰最大值时200
m厚的聚合物薄膜就可吸收90的入射光。在所有这类聚合物中,PTH和PPV的光电性能以及特有的分子构架使得其在聚合物太阳能研究中较为活跃。除了共轭聚合物外,富勒烯族材料由于具有良好的π共轭体系、高r