高效稳定聚合物太阳能电池的设计开题报告

1. 研究目的与意义

高效稳定聚合物太阳能电池的设计文献综述与调研报告

前言

太阳能电池是一种通过光电效应或者光化学直接把光能转化成电能的装置。1839年, 法国物理学家becquerel发现了光生伏特效应，1876年，英国科学家adams等人发现，当太阳光照射硒半导体时，会产生电流。这种光电效应太阳能电池的工作原理是，当太阳光照在半导体 p-n 结区上，会激发形成空穴-电子对（激子)在p-n结电场的作用下，激子首先被分离成为电子与空穴并分别向阴极和阳极输运。光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路就形成电流。fritts在1883年制备成功第一块硒上覆薄金的半导体/金属结太阳能电池, 其效率仅约 1%。1954 年美国贝尔实验室的 pearson，fuller和chapin等人研制出了第一块晶体硅太阳能电池，获得4.5%的转换效率, 开启了利用太阳能发电的新纪元。此后, 太阳能技术发展大致经历了三个阶段：第一代太阳能电池主要指单晶硅和多晶硅太阳能，其在实验室的光电转换效率已经分别达到25%和20.4%；第二代太阳能电池主要包括非晶硅薄膜电池和多晶硅薄膜电池。第三代太阳能电池主要指具有高转换效率的一些新概念电池, 如染料敏化电池、量子点电池以及有机太阳能电池等。

2. 研究内容和问题

传统的有机聚合物太阳能电池的活性层材料，绝大部分都是采用本体异质结的方法，其通常有利于激子分离和载流子传输，并能够有效提升光伏体系的短路电流和填充因子。尽管如此，体异质结结构也存在诸多缺点，例如吸收太阳光光谱范围较窄。

为了提高聚合物太阳能电池中体异质结活性材料吸收太阳光的范围，采用三元有机太阳能电池的结构，在传统的体异质结中加入钙钛矿材料，以制备高效稳定的聚合物太阳能电池。

3. 设计方案和技术路线

本课题利用钙钛矿材料的优异性能，把钙钛矿材料掺杂入有机聚合物太阳能电池中，制备三元结构的有机聚合物太阳能电池，提高有机聚合物吸收太阳光的光谱范围，以制备高效稳定的聚合物太阳能电池。

4. 研究的条件和基础

实验室具备材料合成所需的仪器设备及相关测试仪器，学校图书馆和校园网可查阅国内外相关的文献资料。