有機(jī)太陽能電池材料與器件

目錄
叢書序 i
序言 iii
前言 v
第1章 緒論 001
1.1 能源消耗與太陽能 001
1.2 光子與太陽光譜 003
1.2.1 黑體輻射 003
1.2.2 太陽光譜:大氣質(zhì)量 004
1.3 光伏效應(yīng)及其應(yīng)用 006
1.4 有機(jī)太陽能電池的優(yōu)勢 008
1.5 有機(jī)太陽能電池的發(fā)展歷史 009
1.6 有機(jī)太陽能電池面臨的問題 011
第2章 有機(jī)太陽能電池基礎(chǔ) 014
2.1 有機(jī)半導(dǎo)體的基本特性 014
2.2 有機(jī)太陽能電池中的光電轉(zhuǎn)換機(jī)理 016
2.2.1 光子的吸收 017
2.2.2 激子的產(chǎn)生 018
2.2.3 激子的擴(kuò)散 018
2.2.4 激子的分離 019
2.2.5 電荷的傳輸 022
2.2.6 電極的收集 023
2.3 有機(jī)太陽能電池的基本結(jié)構(gòu) 023
2.3.1 單層有機(jī)太陽能電池 024
2.3.2 雙層異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽能電池 024
2.3.3 體異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽能電池 026
2.3.4 有機(jī)太陽能電池的常規(guī)結(jié)構(gòu)及反型結(jié)構(gòu) 027
2.4 有機(jī)太陽能電池的制造工藝 028
第3章 有機(jī)太陽能電池電學(xué)參數(shù) 036
3.1 有機(jī)太陽能電池的宏觀電學(xué)參數(shù) 036
3.1.1 光電流與量子效率 036
3.1.2 開路電壓 038
3.1.3 光電轉(zhuǎn)換效率 039
3.2 有機(jī)太陽能電池電學(xué)參數(shù)的提取 040
3.2.1 參數(shù)提取原理 041
3.2.2 參數(shù)提取方法結(jié)果及討論 044
3.2.3 結(jié)論 050
3.3 有機(jī)太陽能電池中開路電壓及電極對其影響 052
3.3.1 引言 052
3.3.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論 053
3.3.3 結(jié)論 061
第4章 有機(jī)太陽能電池給體材料 064
4.1 有機(jī)太陽能電池給體材料的要求 064
4.2 聚噻吩材料體系 065
4.2.1 聚噻吩材料的光學(xué)和電學(xué)特性 066
4.2.2 基于聚噻吩材料的有機(jī)太陽能電池性能 067
4.3 含芴的聚合物材料體系 070
4.3.1 基于芴的材料特點(diǎn)及種類 070
4.3.2 含芴的窄帶隙材料及其有機(jī)太陽能電池性能 071
4.4 新型結(jié)構(gòu)窄帶隙聚合物給體材料 074
4.5 新型小分子給體材料 080
第5章 有機(jī)太陽能電池受體材料 088
5.1 有機(jī)太陽能電池對受體材料的要求 088
5.2 富勒烯基受體材料體系 089
5.2.1 富勒烯基受體材料體系的電學(xué)特性 091
5.2.2 富勒烯基受體材料體系的光學(xué)特性 092
5.2.3 富勒烯基受體材料的有機(jī)太陽能電池性能 092
5.3 無機(jī)受體材料 096
5.3.1 石墨烯 096
5.3.2 CdSe受體材料 097
5.3.3 ZnO受體材料 098
5.4 非富勒烯基受體材料 098
第6章 有機(jī)太陽能電池光學(xué)工程 110
6.1 光學(xué)干涉及載流子壽命對有機(jī)太陽能電池性能的影響 110
6.1.1 基本原理 111
6.1.2 結(jié)果及討論 116
6.1.3 結(jié)論 120
6.2 常規(guī)和反型有機(jī)太陽能電池光學(xué)和電學(xué)性能比較 120
6.2.1 引言 120
6.2.2 方法 121
6.2.3 結(jié)果及討論 122
6.2.4 結(jié)論 130
6.3 疊層有機(jī)太陽能電池電流匹配的影響 130
6.3.1 引言 130
6.3.2 方法 131
6.3.3 結(jié)果及討論 132
6.3.4 結(jié)論 139
第7章 有機(jī)太陽能電池有效層工程 143
7.1 有效層形貌對器件性能的影響 143
7.1.1 引言 143
7.1.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論 144
7.1.3 結(jié)論 147
7.2 有機(jī)太陽能電池有效層厚度優(yōu)化及退火對性能的影響 147
7.2.1 引言 147
7.2.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論 148
7.2.3 結(jié)論 152
7.3 退火過程中陰極限制作用對有機(jī)太陽能電池性能的影響 152
7.3.1 引言 152
7.3.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論 153
7.3.3 結(jié)論 161
7.4 基于窄帶隙聚合物的高效有機(jī)太陽能電池 161
7.4.1 引言 161
7.4.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論 162
7.4.3 結(jié)論 175
7.5 有效層內(nèi)的電荷傳輸 176
第8章 有機(jī)太陽能電池界面工程 183
8.1 金納米顆粒有機(jī)太陽能電池陽極界面層 183
8.1.1 實(shí)驗(yàn) 184
8.1.2 結(jié)果及討論 184
8.1.3 結(jié)論 187
8.2 典型的ZnO有機(jī)太陽能電池陰極界面層 187
8.2.1 溶膠凝膠法制備的ZnO陰極界面層 188
8.2.2 水溶液法制備的ZnO陰極界面層 194
8.3 有機(jī)太陽能電池陰極復(fù)合界面層 204
8.3.1 引言 204
8.3.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論 205
8.3.3 結(jié)論 215
8.4 通過界面工程提高有機(jī)太陽能電池的開路電壓 215
8.5 有機(jī)太陽能電池界面工程材料及發(fā)展 219
第9章 有機(jī)太陽能電池電極工程 225
9.1 金屬氧化物透明電極 225
9.1.1 引言 225
9.1.2 材料及結(jié)果討論 226
9.2 基于金屬材料的透明電極 238
9.2.1 引言 238
9.2.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論 239
9.2.3 結(jié)論 249
9.3 碳納米管及石墨烯透明電極 250
9.3.1 引言 250
9.3.2 碳納米管及石墨烯材料 251
9.3.3 碳納米管及石墨烯有機(jī)太陽能電池器件 253
9.3.4 展望 257
第10章 有機(jī)疊層太陽能電池 259
10.1 有機(jī)疊層太陽能電池原理 259
10.2 簡單并聯(lián)有機(jī)疊層太陽能電池 262
10.3 有機(jī)疊層太陽能電池結(jié)構(gòu)介紹 269
10.4 疊層結(jié)構(gòu)中的中間連接層工程 272
第11章 有機(jī)太陽能電池穩(wěn)定性 277
11.1 有機(jī)太陽能電池穩(wěn)定性的影響因素 277
11.1.1 亞穩(wěn)態(tài)形態(tài)和電極擴(kuò)散 278
11.1.2 氧氣和水影響 279
11.1.3 光照影響 280
11.1.4 溫度因素 281
11.1.5 機(jī)械應(yīng)力因素 282
11.2 有機(jī)太陽能電池提高穩(wěn)定性的途徑 283
11.2.1 有效層材料組分設(shè)計 283
11.2.2 有效層器件的界面工程 285
11.2.3 采用反型結(jié)構(gòu) 286
11.2.4 緩沖層的優(yōu)化 286
11.2.5 穩(wěn)定的金屬電極 288
11.2.6 封裝 289
11.3 有機(jī)太陽能電池穩(wěn)定性測試 290
11.4 有機(jī)太陽能電池穩(wěn)定性的發(fā)展 293
第12章 有機(jī)太陽能電池發(fā)展與展望 311
12.1 有機(jī)太陽能電池發(fā)展的強(qiáng)大經(jīng)濟(jì)動力與最新進(jìn)展 299
12.2 目前限制有機(jī)太陽能電池性能提高的主要因素 302
12.2.1 從光能到電能的轉(zhuǎn)換效率低 302
12.2.2 有機(jī)材料對有機(jī)太陽能電池性能的影響 302
12.3 克服有機(jī)太陽能電池性能提高限制因素的途徑 304
12.3.1 通過功能分子的化學(xué)修飾和物理摻雜提高有機(jī)太陽能電池效率 304
12.3.2 通過改進(jìn)有機(jī)太陽能電池有效層材料延長壽命 305
12.3.3 通過封裝來提高太陽能電池壽命 307
12.4 有機(jī)太陽能電池發(fā)展的趨勢及預(yù)期 308
索引 311