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有机薄膜太阳能电池的结构与制作技术

2012-04-19 15:54来源:21IC中国电子网关键词:薄膜太阳能电池收藏点赞

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作为串联阻抗之一的界面,为减小界面的接触电阻,整块异质结薄膜

成后进行后置性缓冷(postanneal)是有效的。一旦缓冷至π共轭高分子的玻璃转移温度以上,聚合物薄膜与电极间存在的结构缺陷等就会得到缓解,并减小了接触电阻。在以蒸着低分子的OTFSC和非晶硅太阳能电池为首的无机薄膜太阳电池中,利用这一结构缺陷的缓解以达到性能改善,具有前所未见的效果。

对反向电流的抑制,如图5所示,藉设置金属氧化物薄膜能予以改善。在负极的铝与整块异质结薄膜间,设置非晶的氧化钛,能抑制从负极空穴的漏泄。这一氧化钛薄膜相对于π共轭高分子,作为电子受体功能,不仅有防止逆电流的作用,而且能改善电荷的生成。另一方面,在正极侧将氧化镍薄膜设置在电极与整块异质结薄膜之间,则能抑制电子的漏泄。氧化镍的厚度10nm最佳。详细的机理研究等尚不充分,有待今后验证。

图5设置金属氧化物薄膜的事例:(a)含空穴阻挡层的横断面;(b)含电子阻挡层的横断面

4有机薄膜太阳电池的大型化与柔性化

OTFSC光电转换率超过4%的事例始见报导,这些报导中电池的受光面积局限在极小的面积上,现状是在0.25㎝²以下。这在晴天时通过功率换算还不足1mW。能达到实用有效功率的电池制造技术是目前的研究课题。OTFSC的理论效率一般认为约16%。预测能实用的,不是大功率的太阳能发电,而是充分利用可见光线吸收强度大的室内用太阳能电池。已试制了采用柔性基板的光伏电源,柔性OTFSC的试制品如图6所示。

图6柔性OTFSC的试制品

试制的柔性OTFSC的功率约60mW,在性能上还并不充分,用玻璃基板比柔性基板能提高4倍左右的功率。

①试制品中采用了并联升压型结构。因太阳能电池不能对应于瞬时的功率变动,故太阳能电池的功率一旦升压,利用锂(Li)二次电池贮能方式,能跟踪瞬时的功率变动。

②基板的平整性和气孔等对OTFSC性能影响大,今后应加强对室内照明等供电系统的基础研究,力图将OTFSC向室内供电系统拓宽应用。

5结束语

有机薄膜太阳能电池作为下一代太阳能电池,被人们所普遍关注。但有关其耐久性及转换效率等,还存在很多尚待解决的课题。而且,考虑面向民生的太阳能电池及对应非晶硅太阳能电池的现状,旨在使太阳能电池低成本化的技术难点也多。

有机薄膜太阳能电池的研制,应力求向低成本、高效率化发展。充分有效利用资源、减少制造生产中导致的环境负荷,不断提供新的附加价值,使OTFSC从简单的供电器件迅速发展成下一代理想的太阳能电池。

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