《金屬微腔效應提高聚合物並聯太陽能電池效率的研究》是依託吉林大學，由陳維友擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬微腔效應提高聚合物並聯太陽能電池效率的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳維友
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高效率聚合物太陽能電池是目前研究熱點之一。目前限制效率提高的主要原因是單一的聚合物材料吸收光譜窄，對光子利用率不高。為了解決這些問題，我們製作了結構為FTO/TiO2/PCDTBT:PCBM/WO3/Ag/WO3/P3HT:ICBA/TiO2/Al的全可見光譜的並聯太陽能電池。根據兩種有源層材料的吸收範圍對器件分割，底部半透明電池通過調整Ag和WO3的厚度增強600以下光的透射；頂電池中的Ag和Al組成的金屬微腔在滿足共振條件時，光學共振效應會增強腔內的光電場，提高有源層對入射光的吸收。我們以微腔效應理論研究為指導，從構建微腔結構、模擬器件內部光電場分布、提高中間連線層的光透過率以及保持底頂兩個電池電壓平衡等方面對並聯電池進行系統的理論與實驗研究。在強度為100mW/cm2的AM1.5G標準太陽光照下，電池的能量轉化效率大於8%。
結題摘要
聚合物太陽能電池具有低成本，重量輕，柔性和可大面積製作等優點，被認為是傳統化石能源最佳替代者。但是，聚合物存在的能帶間隙大，無法覆蓋整個可見光波段導致效率低等固有缺點，導致聚合物太陽能電池始終無法廣泛利用。為了解決以上問題，本項目中我們製作了可見光譜全部覆蓋的並聯結構聚合物太陽能電池。器件結構中根據兩種有源層材料的吸收範圍對器件設計，底部半透明電池調整電極和電極修飾層增強短波段的透射，使得更多的光經過底電池入射到頂部電池。在頂電池的設計中，我們採用兩種金屬電極構建微腔結構，通過調整電極厚度、電極之間距離和有源層厚度設計微腔共振條件，利用光學共振效應提高器件內部的光場分布，進而提高整體器件的效率。在項目執行期間，對微腔結構並聯光伏電池的工作原理進行了深入的探索，形成了一套光學電學角度提高光伏電池效率的技術方法。發表SCI論文78篇，申請國家發明專利5項。
