文摘

无机半导体纳米颗粒的结合,共轭聚合物,和涂料层太阳能电池是现在公认的潜在应用程序开发灵活、大面积、低成本光伏设备。几个共轭窄带隙聚合物、染料和下层材料基于以前的研究在本文引用,可以提供指导在设计低成本光伏太阳能电池。所有这些材料都是旨在帮助收获更多的阳光在一个广泛的太阳光谱设备除了提高电荷转移的速度结构。本文着重于开发固态dye-synthesized,聚合物,混合太阳能电池。

1。介绍

如今,人口和技术快速增长。国家和其他新兴经济体正在经历丰富的化石燃料资源短缺许多其他发达国家。由于不可再生能源、原材料短缺,这是最重要的开发廉价和清洁能源,以满足人类的需求。太阳能是众所周知的清洁和可用的能源之一。自由来自太阳的辐射能量获得可以在许多应用程序中使用。太阳能应用的重要性可以看到快速光电等领域的电子设备,这是不断在逐年增长。

光伏设备将阳光转化为电能。基于无机半导体太阳能电池主导今天大约70%的世界市场。最受欢迎的一个是硅太阳能电池,高稳定性和高功率转换效率(1]。随着第二代太阳能电池,包括薄膜如CdTe,香烟,非晶硅捕获25%的世界市场。与此同时,在有机光伏电池的生产色素增感太阳能电池(口服脊髓灰质炎疫苗)和(DSSC)还在开发阶段2]。口服脊髓灰质炎疫苗已经备受关注,近年来由于其易于制造和操作,灵活性和低成本。然而,目前口服脊髓灰质炎疫苗的效率很低,因为有机材料的吸收范围有限,可怜的电荷传输,稳定性差。因此,应该进行更多的研究来改善所述问题的创新材料和设备的结构优化1]。其中一个最有前途的设备是基于bulk-heterojunction聚合物太阳能电池。通常,bulk-heterojunction太阳能电池的活性层由不同的共轭聚合物,作为电子供体和混合等基于富勒烯衍生物的电子受体(6,6)-phenyl-C61年丁酸甲酯,PCBM。通过调优这一层的形态,我们可以提高设备的效率。材料作为活性层的类型应该密切匹配太阳光谱的最大峰值,这是~ 670 nm获得高功率转换效率(PCE) (3]。

2。有机太阳能电池

几十年前,相当大的注意力都集中在研究生产的导电聚合物和有机分子(4]。当科学家开始认为生产的新型太阳能电池,他们选择构建设备使用有机材料如图1。这种结构被称为双层太阳能电池。


图1
典型的双层器件结构的太阳能电池。电荷分离只发生在供体和受体之间的界面层材料。

典型的双层太阳能电池器件结构的多层体系结构和它是一层一层地制作的。作为一个基本的太阳能电池,等设备由四层阳极层,触点材料的聚(材料间是的运动):保利(4-styrenesulfonate) (PEDOT: PSS),活性层和阴极。口服脊髓灰质炎疫苗的基本机制可以解释为光致激发和电荷分离界面能量足够时,如图1。Photogenerated激子扩散通过捐献供体和受体之间的接口。激子的分离成电子和空穴的接口。随后的电子扩散通过受体向阴极材料。随后的电子进入外部电路产生电流量和完整的细胞。

使用有机材料的原因之一是减少环境问题,现在的主要问题。同时,使用有机材料应该降低生产成本,为光吸收提供大的表面积(5,消耗更少的能量。有机太阳能电池分为两个types-polymer太阳能电池和小分子太阳能电池。这两种类型的有机电子材料光吸收和电荷流动至关重要。一般区别这些太阳能电池使用的材料按照其组成分子,小型或大型(聚合物),以及它们的制备技术。自旋涂或喷墨打印的常用技术是制造聚合物太阳能电池,而小分子太阳能电池是由真空薄膜沉积技术在处理条件(4]。

2.1。Bulk-Heterojunction太阳能电池

bulk-heterojunction太阳能电池(图的概念2)介绍了提高双层有机太阳能电池的性能(图1)。这是因为,在有机双分子层结构,只有少量的激子收集在供体和受体材料的界面6]。与双层结构,活跃层(一层电荷解离成电子和黑洞)bulk-heterojunction结构扩展。这是一个混合的结果一起电子供体和电子受体。这是增加光吸收和提高效率的光学厚度的薄膜,同时保持了电流(4,7,8]。换句话说,bulk-heterojunction结构电荷的分离发生在整个表面的活跃层相比,双层结构,只有在层间发生。因此,激子分离的趋势是高bulk-heterojunction类型。


图2
典型设备的结构bulk-heterojunction太阳能电池。电荷分离发生在整个表面的活性层。

口服脊髓灰质炎疫苗的主要问题是寻找合适的材料的活性层改善界面,电荷分离,激励和效率。聚合物根据2 1,3-benzothiadiazole pyrrolo[3上]pyrrole-1 4-dione已经发现适合提高口服脊髓灰质炎疫苗的效率(9]。

2.1.1。聚合物根据2 1 3-Benzothiadiazole (BT)

这类BT衍生聚合物,聚[2,6 - (4 4-bis - (2-ethylhexyl) 4 h-cyclopenta (2, 1 b; 3、4 b′) dithiophene) -alt-4, 7 - (2, 1, 3-benzothiadiazole)]或PCPDTBT,介绍了作为第一的低能带隙聚合物有机太阳能电池4,5]。PCPDTBT的一个子类π共轭聚合物在碳单键和双键交替。已收到关注光伏应用以来发现的导电性质蒋介石et al。10]。PCPDTBT最近成为一个有前途的活性层材料由于其所需的能带隙的~ 1.5 eV。这种化合物可以扩展其光谱吸收近红外区,从而提高整个光伏太阳能电池的性能。活跃层混合PCPDTBT和PCBM报道给电源转换效率3.2%4]。PCPDTBT和PCBM发现提高电子传递以及光捕获。优化后的形态学融合PCPDTBT: PCBM使用diiodooctane(戴奥)或1,8-dithiol-octane (ODT),效率增加~ 5% (7]。比较流行的聚合物如聚(3-hexylthiophene-2 5-diyl)或P3HT的光学带隙1.9 eV,光子收集太阳光谱,特别是长波长红色和红外区,不是那么有效。细胞只有展览2.6%功率效率。因此,其结果是,使用材料理想的带隙是提高效率的关键因素之一8]。等影响光捕获和电子转移以及电子迁移率影响太阳能电池的效率。在先前的研究中,PCPDTBT: PCBM bulk-heterojunction复合材料相比P3HT: PCBM复合材料因其photophysics相似(11]。指出PCPDTBT与PCBM完全优化时,光电效率可以达到5%以上,因为polythiophene-based优越的交通特性的材料和更好的匹配太阳发射光谱的光谱响应。表1显示了不同元素的比较及其保护层 , 、FF和MPP(最大功率点)。

表1
光伏性质PF10TBT: PCBM P3HT: PCBM,阳光下1和PCPDTBT: PCBM太阳能电池白光照明(63年]。

另一个聚合物2 1 3-benzothiadiazole (BT),已广泛应用聚(2,6 - (N——(1-octylynonyl) dithieno [3 2 -b:30 - 20d]吡咯)-alt4,7 - (2,1,3-benzothiadiazole)), PDTPBT,表现出更低的能带和更高的人类水平1.4 eV和−4.6 eV,分别与PCPDTBT相比。然而,由于其高HOMO水平,更少 可以从PDTPBT展出:PCBM基于太阳能电池。这个因素限制了光伏性能极大。活性层的高HOMO水平暗示电子兴奋很高,许多电子有足够的精力去迁移,但减少了 会影响细胞的整体效率。此外,插入噻吩单元的想法修改的4 -和7-positions BT命名为[5,5 - (4,7-di-2′-thienyl-2, 1, 3-benzothiadiazole)]或DTBT像PCPDTBT获得高效光生伏打效应。几个DTBT基于共轭聚合物在图所示3和4根据先前的研究,所有的DTBT聚合物表现出电脑约5 - 7%,表中列出2(9]。有趣的是,最高的值 在口服脊髓灰质炎疫苗细胞从PCPDTBT 0.62 V (7),聚(n - 9′-heptadecanyl-2 7-carbazole-alt-5, 5 - (4′, 7′-di-2-thienyl-2′, 1′, 3′-benzothiadiazole)], PCDTBT 0.88 V (12),聚(4,8-bis (2-ethylhexyl-2-thenyl)苯并[1、2 b: 4、5 b′) dithiophene-alt-5, 5′- (4′, 7′-di-2-thienyl 2′, 1′, 3′benzothiadiazole)], PBDTDTBT 0.92 V (13]。结果表明,混合DTBT 和细胞的效率可以提高。因此,结构修改和提高电子转移。与此同时,更多的光捕获和人类细胞的改善导致更高的水平 在口服脊髓灰质炎疫苗和效率。

表2
聚合物的性质和设备特征。

图3
PCDTBT的分子结构66年]。

图4
PCPDTBT的分子结构67年]。
2.1.2。Pyrrolo[3上]pyrrole-1 4-dione——(民进党)为基础的聚合物

强烈的吸收光谱中的可见光范围来自民进党及其衍生物。Burgi et al。14)报道,DPP-based聚合物有移动0.1厘米2V−1年代−1空穴和电子。自2008年以来,许多窄带隙聚合物被成功合成,其中一个是polythiophenes diketopyrrolopyrrole, PTDPP [9]。通过扩展的共轭骨干通过铃木交叉耦合聚合,聚合物实现对~ 1.3 eV的能带和4.7%的效率。另一个很好的例子从DPP-based聚合物PPDTDPP具有能带~ 1.40 eV和效率的4%表所示2。每个聚合物中给出的相应的LUMO和人类表2说明在图5。


图5
表中给出的相应能量图聚合物2。

3所示。涂料的太阳能电池

有两种类型的dye-based太阳能电池。色素增感太阳能电池首先是,DSSC,如图6。DSSC的基本结构包括一个透明的网络TiO的n型半导体2。网络设计的表面积是巨大的,到处都是单层染料。染料作为吸收剂和电解质用于渗透产生的覆盖网络结构建立染料和阳极之间的管道(铂、Pt)。染料吸收光产生激子,dye-semiconductor界面分离,导致电子的半导体和氧化染料分子必须减少,从而产生的电解液。透明半导体网络提供的路径阴极(透明导电氧化物,TCO)电子。液体电解质的通路从阳极是减少物种,提供电子的氧化(hole-bearing)染料分子。


图6
DSSC涂料太阳能电池。

第二个是色素增感太阳能电池固态,ss-DSC,在图7。与DSSC一样,这种太阳能电池的基本过程至少需要四个关键组件,这是光吸收(染料),激子扩散、激子分离,电子传递到阳极和阴极。在有机太阳能电池中,范德瓦尔斯力把分子。细胞吸收光时,激子形成。由于静电绑定的激子,他们不会轻易分离电子空穴对,除非离解的激子获得足够的能量。离解过程后,电子转移到最低未占据分子轨道(LUMO),只留下一个洞。在这段时间内,电场引起的电子转移到电极。最后一个太阳能电池产生的电流取决于电极收集到的费用总数。这个号码对应的光子吸收,部分电子空穴对分离,和总费用达到阳极和阴极,分别。净电荷载体需要驱动力达到电极。 This force is produced by the gradient in the electrochemical potentials of electrons and holes [15]。染料在纳米结构有助于弥补缺陷注入更多的电子,防止电荷复合。染料通常有聚光部分附着在半导体表面。另一个部分是酸性配体增加溶液中的溶解度,降低聚合(16]。有时当发生聚集时,染料分子紧密,这导致他们的波函数重叠。这将影响他们的电子特性,常常引起淬火染料分子激发态之间的电子转移(之前17]。最后,电子和空穴移动到阳极和阴极发电。


图7
色素增感太阳能电池固态,ss-DSC。
3.1。色素增感太阳能电池染料

色素增感太阳能电池,而不是使用液体电解质在色素增感太阳能电池固态(ss-DSCs)使用固体孔导体,通常是由小分子或半导体聚合物。ss-DSCs所面临的问题是不完整的光收获,这减少了内部量子效率和结果在色素增感太阳能电池的电流密度低于液态17]。这种类型的太阳能电池也患有不适合收集器使用的p型材料作为一个洞。这是因为nonavailability常见的p型材料。其他问题包括p型材料的降解率高、低温沉淀困难(高温会破坏染料),和洞收集器和染料之间的接口问题,最关键的是要找到一个理想的染料光敏剂与合适的能带隙减少退化。

为了提高电池的效率,所有提到的问题需要解决。能够解决的问题通过修改电子收集器的结构和提高表面积增加光的吸收。通过修改结构,层间的接口可以改善。最后,应该发现一个合适的染料可以吸收光线的光谱范围650 - 940 nm (17]。

3.2。金属配合物染料

基于金属配合物染料如钌(俄文)复合物的记录好的染料光伏性质。第一次使用俄文与羧酸盐复合物关于环配体是在1979年(18]。1985年,Desilvestro和他的同事们使用类似的染料与三羧酸盐关于环配体色素增感太阳能电池并成功获得IPCE 44% (19]。如图8(一个)硫氰酸,N3染料时形成SCN,插入俄文复合物:独联体——(SCN)2bis (2, 2′-bipyridyl-4 4′-dicarboxylate)钌(II)。这个发现染料表现出广泛的可见光吸收光谱和IPCE频谱扩展到800海里,激发态寿命长~ 20 ns,和良好的吸附在半导体表面由于四个羧基组绑定导致10%的效率(20.]。通常,N3被用来设计其他Ru-based作为参考染料敏化和用于染料太阳能电池(DSCs) [21]。

(一)
(一)
(b)
(b)
图8
(一)N3染料的分子结构68年)和(b)黑色染料(69年]。

DSCs改善效率的方法之一是改变俄罗斯的配体复合物和优化敏化。已知,扩展光谱响应区域的增敏剂是近红外线区域将改善细胞的效率。因此,Nazeeruddin et al。22)设计了“黑染料”也称为N749。图8 (b)说明了其分子结构。这种类型的染料有三个thiocyanato配体和一个terpyridine配体取代三个羧基组俄文。IPCE频谱扩展到920海里(近红外线地区)和10.4%的转换效率与获得 20 mA /厘米2, 分别为0.72 V,和FF 0.7 (23]。

3.3。有机染料

在过去的几年中,进行了合作开发不含金属的有机染料作为替代俄文复合物。原因是,有机染料的分子结构多样化的形式,可以很容易地设计和合成。有机染料的有趣的属性是较高的摩尔消光系数与俄文复合物相比,使他们对薄膜的吸引力和固态DSCs应用程序。较高的消光系数的优点是,有机染料不需要厚介孔薄膜作为完整的光收获与俄文(24]。此外,这种类型的不含金属的有机染料产生更少的环境影响和成本节约21]。一些研究人员在2011年合成一个名为C220的染料。在他们的研究中,他们比较C220(图9(一个)一个基于标准的染料Z907(图)9 (b)),发现的最大吸收系数C220 Z907高出五倍,这意味着比Z907 C220吸收更多的光。效率最高的报道小组基于色素增感太阳能电池染料C220固态6.8%是1.5克太阳能照射(100 mW /厘米2)。C220染料电子注入效率达到近100%,具有更好的光吸收性能比标准的Ru-based染料(25]。

(一)
(一)
(b)
(b)
图9
C220的结构(a)和(b) Z907染料(70年]。

另一个染料如Eosin-Y可能是一个很好的匹配吸收太阳光谱中波长350 - 940纳米,因为在水溶液中,分子的Eosin-Y以单体形式存在,吸收峰值在515海里。此外,有一个分离的分子吸收光谱Eosin-Y混合电影和峰值分为两个乐队在494 nm和525 nm (26]。与其他染料相比,Eosin-Y给予良好的水溶性和便宜很多比钌联吡啶复杂的染料(27]。Eosin-Y也可以很容易地吸收氧化锌表面形成一个独特的孔隙结构如墙壁或海绵取决于电解液中的锌。最大的电子注入已达到47%的电影氧化锌/ Eosin-Y得到吉田et al。28]。

3.4。在亲水界面电荷转移

在光子转换成电子产生电流,第一步是电子供体材料的光吸收产生激子。激子的结合能弗仑克尔激子由于库仑相互作用很强。激子绑定应该克服产生光电流。解决方案来克服这个结合能将使用高热能 、高内在电场和离解潜在的金属接触。然而,上述解决方案收益率低效率随着温度不够高分裂在正常环境条件和样品太厚而激子扩散长度。光吸收后,弗仑克尔激子扩散从供体受体材料在这个界面分离成一个电子空穴对。电荷转移过程如图10而设备的典型结构(29日显示在图2。在图的顺序编号10如下:(1)人类吗D和LUMOD供体分子,(2)兴奋供体分子电离势能 ,可以被转移到LUMO一个,(3)电子转移在皮秒时间尺度的电子亲和能, (4)额外的结合能,EB电子受体和孔之间的电离施主需要克服为了阻碍复合空穴和电子,这样更多的可到达阳极和阴极,分别。


图10
在亲水界面示意图说明激子解离。

4所示。高效的光伏性能的先决条件

制造聚合物太阳能电池,应该特别注意他们的光学特性,形态、稳定性、和其他标准来确保高photon-to-electron转换效率。基本要求,有效电荷转移在聚合物光电(30.)如下。(1)域的大小必须小于10纳米的施主和受主阻碍激子复合。(2)足够的电化学势应该应用于分离激子在亲水界面(< 0.3 eV)。(3)承运人必须足够快的传输速率(10−4厘米2/ Vs或更高)相比,支持以转移率。有序纳米结构将有助于加快分裂成双对。(4)电荷的移动运营商必须高,因为他们通过设备运输前进行重组。流动性越高,较低的暗电流。设备的厚度200 - 500 nm,流动的10−4-10年2厘米/ Vs可能是最优的。

4.1。策略来提高口服脊髓灰质炎疫苗细胞性能

口服脊髓灰质炎疫苗的发展进步可以归结为四个方面:(i)更好地理解photon-to-electron转换的机制;(2)新材料的能级和溶解度;(3)新的处理方法诱导最佳活跃层微观结构;小说(iv)新设备架构和界面层(31日]。

设备的工作原理讨论,这包括光吸收、激子解离,电荷传输,电荷收集。为了最大化的性能口服脊髓灰质炎疫苗细胞,细胞纳米结构口服脊髓灰质炎疫苗旨在减少电荷复合和维护激子分离(32,33]。这个所谓的混合太阳能电池使用的混合无机纳米晶体和半导体聚合物光伏层(图11)。


图11
混合纳米结构口服脊髓灰质炎疫苗。

在过去的几年里,设备组成的材料技术也介于不同的形状,如纳米线、纳米带、纳米棒,甚至nanosprings已经得到太多的关注。使用纳米结构的好处是提供大的表面积单位体积光吸收效率。之前有研究表明,应用纳米结构在器件结构可以提高电子迁移率以及设备效率由于广泛的吸收光和多余的孔漏到阴极。n型和p型材料的溶解度是混合太阳能电池的一个重要参数。一些半导体聚合物混合CdSe [34- - - - - -36),立方寸2,(37],CdS [38)和PbS (39纳米晶体已经证明了。纳米结构遵循的优势(40]。(1)无机半导体纳米结构可以吸收系数高、光电导性。(2)或n - p型掺杂的纳米晶体材料可以很容易地不同,电荷转移复合材料n -或p型有机半导体材料与相应的无机同行可以研究。(3)如果无机纳米颗粒尺寸小于激子(通常~ 10海里)其电子结构变化。这是因为纳米粒子的电子和光学性质不仅取决于材料的组成,还在他们的大小(34,41- - - - - -44]。纳米结构的高度必须调整复合吸收足够的光子在不损失费用。例如,200 nm厚P3HT吸收超过90%的最大吸收峰波长的入射光。因此,这意味着模式高度应该厚约200海里。如果它比200纳米厚,薄膜吸收大约100%的入射光子,但有些光子可能重组由于长途旅行。更高的串联电阻和分流电阻低发生在厚膜。相反,在薄电影< 200海里,电影光子吸收不到90%的费用。在这种情况下,低电阻和高分流电阻是有益的。除此之外,一段10到40 nm模式能充分有效地分离激子自扩散长度之间的5和20 nm (6]。黄齐et al。36)已经证明细胞由CdSe纳米晶体P3HT和0.57 V的展出 。基于TiO的混合设备2MDMO-PPV表现出一个 0.6 mA /厘米2, 0.42,0.52 V, FF和外部量子效率高达11%45]。

类似于TiO2(锐钛矿),氧化锌具有相同的能带和传导带边缘,但高于TiO的电子迁移率2。近年来,利用氧化锌DSCs急剧增加的出版物击败TiO的数量2。主要原因之一是,氧化锌是容易合成纤锌矿晶体结构。许多研究已进行了使用等不同形貌的氧化锌纳米颗粒,纳米线,纳米棒,纳米管,nanoflowers, nanosheets,支化纳米结构通过一个广泛的技术(21]。例如,奥尔森和他的同事们(46)捏造P3HT的设备包括:PCBM融入氧化锌纳米纤维和生产效率2.03%。Takanezawa et al。47)表明,氧化锌纳米棒导致bulk-heterojunction电子传递的提高太阳能电池。

4.2。历史研究的混合太阳能电池

在过去的十年中,有许多研究进行混合光伏设备基于bulk-heterojunction系统组成的共轭的p型聚合物和无机半导体n型CdSe和氧化锌等。例如,bulk-heterojunction太阳能电池类型的效率1.6%和0.9%是利用氧化锌纳米颗粒的混合物/ MDMO-PPV和混合纳米氧化锌/ P3HT [48,49]。Eosin-Y与纳米多孔膜的结合实现细野豪志等人约2.0% - -2.4%的效率。50和李et al。51]。基于实验在2012年所做的一些研究人员在比利时,报告的值 FF, ,PCPDTBT效率:PCBM 0.67 V, 38%, 5.63 mA /厘米2分别,和1.4% (52]。反向类型相同的光敏层实现了约91%的 和0.58 V ( (53]。从理论上讲,PCPDTBT可以在长波长吸收更多的光子,从而达到最大 最大32 mA /厘米2。这个承诺捐赠的材料可以增加PCE的设备(54]。纳米棒基于CdSe: PCPDTBT获得0.63 mV 4.05 mA /厘米2的 、FF 0.39和1.12%的PCE [54]。

其他参数可归因于EQE设备的性能,这是收集的电荷载体比入射光子的数量。大约28%的EQE PCPDTBT: PCBM记录和硅参考,使用一个定制的设置包括锁定放大器和单色光束的石英卤钨灯55]。此外,bulk-heterojunction 1: 1 PCPDTBT:据报道,PCBM产量~ 0.04%的量子产量(QY)相对于原始PCPDTBT使用像821 ~ 6%的染料(56]。到目前为止,PCPDTBT聚合物与狭窄的带隙的发展代表了一个伟大的进步。

当前的共轭聚合物/纳米晶体纳米复合材料发展散装heterojunction-type光电将Cd - Pb-based纳米晶体或综述了量子点苏et al。57]。共轭聚合物的机制可以使敏感半导体纳米晶体(TiO2氧化锌),以确保有效的电荷分离,以及他们如何支持固定在光催化纳米晶体,是解决。2,5-di (thiophen-2-yl) thieno [3、2 b]噻吩和thieno[3上]pyrrole-4 6-dione单位进行了调查(58在混合的电影CdSe四足动物和供体/受体共轭聚合物PDTTTPD。我1.5功率转换效率(PCE)的光伏设备包含PDTTTPD / CdSe四足动物的混合(w / w) 1: 9日,经历了热退火(130°C, 20分钟)三倍,相应的设备将预先埋设PDTTTPD / CdSe四足动物(2.9%比1.0%)。同步加速器x射线反射率显示退火(即。,removal of pyridine ligands from the surfaces of the CdSe tetrapods) caused the thickness of the PDTTTPD/CdSe tetrapod blend film to decrease (and its average density to increase) relative to that of the as-prepared blend film. Transmission electron microscopy and atomic force microscopy revealed that thermal annealing enhanced the degree of aggregation of the CdSe tetrapods and induced denser morphologies, leading to substantially increased charge transport, which enhanced the PCE of the device.

5。未来的建议

由于光伏技术已成为替代不可再生能源,大量的有机光伏材料设计、合成和应用在很多太阳能电池的应用程序。裁剪活性层材料通过考虑带隙,流动性,溶解度,形态、分子能级、光子吸收等是提高效率的关键。未来研究和开发优化和平衡所有这些参数都需要更高的太阳能电池的性能。原则上,基于有机太阳能电池不仅可以提高能量转换效率,而且可以产生一个负担得起的成本时生成的电力商业化。口服脊髓灰质炎疫苗的常见原因低效率设备由于共轭聚合物的吸收光谱之间的不匹配和太阳光谱辐照度。的低能带隙聚合物是一种方法来增强光收获;然而,选择一个聚合物能够有广泛的与太阳发射光谱重叠并不是一个容易的任务。一群聚合物从2 1 3-benzothiadiazole (BT)作为活性层材料被广泛研究表明优秀的光电性能。PCPDTBT: PCBM混合扩展光谱灵敏度900海里(红外区)(11]。然而,聚合物与民进党衍生品展示良好的电荷载流子迁移率对于电子和空穴。此外,一个有前途的战略实现吸收增强基于涂料。有机染料作为Eosin-Y被认为是更便宜的敏化剂比常用的钌联吡啶配合物。然而,严重以来所采取的预防措施必须直接释放含Eosin-Y会导致环境问题的废水由于其毒性(59]。通过创建有序的纳米结构,加快电子传递可以提高电流密度等参数。事实上,使用TiO效率已经达到10%以上2纳米晶体的电影由Ru-based染料敏化(60- - - - - -62年]。

6。结论

最后,本文综述类型的设备结构和材料高效光子吸收和电荷收集太阳能电池。可以提高设备性能匹配每个材料的能级。研究人员开展广泛的努力和研究为了创建有前途的低能带隙聚合物,染料、半导体材料以提高功率转换效率。这一步是非常重要的,被视为一个大规模生产的踏脚石。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是由马来西亚政府通过大学授予马来西亚国立大学(格兰特ggpm - 2013 - 026)和标志性的- 2013 - 005。