有机太阳能电池

一种可再生资源
有机太阳能电池,是在无机半导体光电器件的基础上,结合有机-高分子半导体材料和有机电子转移理论而发展起来的一种可再生资源,[1]具有重量轻、成本低以及适合大面积生产等优点。[2]
有机太阳能电池主要由电极和有机层组成,[2]工作机理与无机太阳能电池类似,是基于(有机)半导体的光生伏特效应,即当光子被有机半导体材料吸收时,材料的电子被激发产生电子-空穴对(称为激子),激子扩散到给体和受体界面处解离,分离后的自由载流子在太阳能电池内建电场的作用下向着各自的电极传输并被电极收集。[1]透明导电薄膜作为太阳能电池的电极,它的透过率、面电阻以及表面形貌会影响机太阳能电池的性能。[2]
2023年,卡尔斯鲁厄理工学院研发了高效、半透明的有机太阳能电池,能在精确定义的光谱范围内吸收光。[3]

介绍

有机这个概念貌似很新,但其实它的历史也不短——跟硅基太阳能电池的历史差不多。第一个硅基太阳能电池是贝尔实验室在1954年制造出来的,它的太阳光电转化效率接近6%;而第一个有机光电转化器件是由Kearns和Calvin在1958年制备的,其主要材料为镁酞菁(MgPc)染料,染料层夹在两个功函数不同的电极之间。在那个器件上,他们观测到了200mV的开路电压,光电转化效率低得让人都不好意思提。起步之初就高下立判哪。