NIST科学家揭示有机光伏的特性

北极星太阳能光伏网讯:光伏器件也称为太阳能电池，其在光照下产生电能，它已经成为快速发展的产业。最常见的形式是采用硅晶材料制成的硬质膜，但最近有机光伏器件引起了人们极大的兴趣，这种器件是用嵌入在两个金属电极间的廉价的有机半导体材料制成。制成的有机光伏器件呈柔性且便于携带。想象一下，一个支起来的帐篷可以用作一个大的太阳能电池，给便携电子设备充电，同时可为接下来的夜晚宿营提供照明。

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然而，现阶段与商用太阳能电池相比，有机光伏器件效率低导致应用受阻，其中一个原因是量化其电学特性仍然很困难。因此，亟需分析器件性能的预测模型和定量指标。

由NIST半导体和几何量处的David Gundlach、Curt Richter带领的NIST物理测量实验室科学家们，和来自宾夕法尼亚州立大学的客座研究员James Basham一道，已经开发出一种方法能够预测光伏器件的电流密度-电压曲线。

这种新方法使用一种常见的测量技术——阻抗光谱法，对于制造商成本低廉且易于操作，可以广泛采用，还容易实行。该测量可重复，非损坏性，能快速测量（测量每件次约为15 min)，这归功于巴沙姆（Basham)建立的严格的分析方法和理论，提供了器件的电流-电压特性的综合性理解，这些特性在之前对于本领域的研究人员深奥难懂。最后，该技术使得器件在真实的条件下进行试验。

这一新技术的成就是在偏置极端之间的整个电压范围内可以精确地复现器件的电流密度-电压曲线。这可以让研究人员找出器件中哪里存在问题，同时可以作为在器件中修理什么组件的蓝图。

由于决定有机光伏的物理过程和其他有机半导体（如电子显示中广泛使用的有机发光二极管）很相似，这一技术可直接应用于未来其他工业。

这个100 nm厚的器件有三层结构，顶部的半透明电极、有机光伏层、放在1英寸的玻璃基板上的底部电极。

原文刊载于《工业计量》2016年第2期

作者简介：楚珺尧， 中国科学院理学博士，先后在中国计量研究院从事国际法制计量、外文信息及国际动态的工作，在《中国计量》、《工业计量》、《资源与生态》英文版、《物理》等刊物，发表国际前沿动态领域 ：未来20年测量科学的趋势、测量与测量标准、计量科学在生态监测中应用等文章、译文共30余篇。