Organische Solarzellen sind Solarzellen, die aus organischen Materialien bestehen. Sie verwenden hauptsächlich lichtempfindliche organische Stoffe als Halbleitermaterialien, um Spannungen zu erzeugen, um Ströme durch den photovoltaischen Effekt zu bilden, um den Effekt der Solarstromerzeugung zu erzielen. Als neue Art von Solarzellenvorrichtung haben organische Solarzellen die Eigenschaften Flexibilität, geringes Gewicht, einstellbare Farbe, Lösungsverarbeitung und großflächige Druckvorbereitung. Sie sind derzeit ein Hot Spot in der Solarzellenforschung. Der geringe Wirkungsgrad ist jedoch der Hauptgrund, der ihre großtechnische Anwendung einschränkt.
1. Das Prinzip organischer Solarzellen
Organische Solarzellen verwenden lichtempfindliche organische Stoffe als Halbleitermaterialien und erzeugen Spannungen, um durch den photovoltaischen Effekt Ströme zu bilden. Die wichtigsten lichtempfindlichen organischen Materialien haben eine konjugierte Struktur und Leitfähigkeit
2. Der Aufbau organischer Solarzellen
Organische Solarzellen können je nach Halbleitermaterialien in eine Single-Junction-Struktur, eine PN-Heterojunction-Struktur und eine farbstoffsensibilisierte nanokristalline Struktur unterteilt werden.
①.Die Single-Junction-Struktur ist eine organische Solarzelle nach dem Prinzip der Schottty-Barriere. Seine Struktur ist Glas/Metall-Elektrode/Farbstoff/Metall-Elektrode, die die unterschiedlichen Austrittsarbeiten der beiden Elektroden nutzt, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Elektronen werden von der Metallelektrode mit niedriger Austrittsarbeit auf die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit übertragen, um Photostrom zu erzeugen. Da Elektronen und Löcher alle im gleichen Material übertragen werden, ist die photoelektrische Umwandlungsrate relativ gering
②Eine PN-Heteroübergangsstruktur bezieht sich auf diese Struktur mit einer Donator-Akzeptor-(N-Typ-Halbleiter und P-Typ-Halbleiter)-Heteroübergangsstruktur. Unter diesen sind Halbleitermaterialien hauptsächlich Farbstoffe, wie Phthalocyaninverbindungen und Perylentetraformaldehydiminverbindungen, die die D/A-Grenzfläche und die Elektron-Loch-Trennung zwischen Halbleiterschichten verwenden. Die Übertragungseigenschaften in verschiedenen Materialien erhöhen die Trennleistung. Die photoelektrische Umwandlungsrate von Solarzellen von Elias Stathatos und anderen, die die Vorteile von anorganischen und organischen Verbindungen kombinieren, liegt zwischen 5% und 6%.
③NPC (nanokristalline photovoltaische Zelle) farbstoffsensibilisierte nanokristalline farbstoffsensibilisierte Solarzelle (DSSC) bezieht sich hauptsächlich auf einen Solarzellentyp, der einen farbstoffsensibilisierten mehrporigen nanostrukturierten TiO2-Film als Photoanode verwendet. Es handelt sich um eine Solarzelle, die das Photosyntheseprinzip des Pflanzenchlorophylls nachahmt. NPC-Solarzellen können jedoch geeignete Redox-Elektrolyte wählen, um den photoelektrischen Wirkungsgrad zu erhöhen, der im Allgemeinen bei 10 % stabilisiert werden kann, und nanokristallines TiO2 ist einfach herzustellen, kostengünstig und hat eine beträchtliche Lebensdauer, was eine gute Marktaussicht hat .
