什么是聚合物太陽能電池？

共扼聚合物太陽能電池是一種新型有機(jī)薄膜太陽能電池，它由共輒聚合物給體和富勒烯衍生物受體的共混薄膜活性層夾在IT0透明導(dǎo)電玻璃正極和低功函數(shù)金屬負(fù)極之間所組成。

IT0（氧化錮錫）作為電池的透光正極，金屬A1、Ca等其他金屬作為電池負(fù)極，正極和負(fù)極之間有一層共混膜，厚度約100-200nm，是由給體和受體材料組成的活性層。聚合物PEDOT:PSS是一層修飾層，厚度約50nm，可以改善ITO電極的功涵和界面性質(zhì)。

當(dāng)光透過ITo電極照射到聚合物活性層上時(shí)，活性層中的給體材料吸收光子產(chǎn)生激子。激子隨后遷移到聚合物受體/給體的界面上，其中的電子就轉(zhuǎn)移到受體材料的LUMO能級(jí)上，空穴則在給體材料的HOMo能級(jí)上，光生電荷實(shí)現(xiàn)分離。

在電池勢(shì)場作用下，被分離的空穴會(huì)沿著共聚物給體形成的通道傳輸?shù)秸龢O，而電子沿著受體傳輸至負(fù)極?？昭ê碗娮臃謩e傳達(dá)到正極和負(fù)極后，就形成了光電流和光電壓，這就是聚合物太陽能電池所產(chǎn)生的光生伏打效應(yīng)。大體的光伏過程為：1.光的吸收；2.產(chǎn)生激子；3.激子發(fā)生遷移；4.激子的解離；5.載流子分開、遷移及收集。

聚合物太陽能電池提高光能轉(zhuǎn)化的方法-窄帶隙共輒聚合物

如何提高聚合物太陽能電池光電轉(zhuǎn)換率是目前研究的關(guān)鍵課題。制備窄帶隙聚合物是解決轉(zhuǎn)換效率低的一種方法。聚合物能帶隙就是聚合物中HOMO能級(jí)與LUMO能級(jí)的能級(jí)差。一般來講，窄帶隙聚合物的能帶隙小于2.0eV，它可以吸收的光的波長大于等于620nm。

研究發(fā)現(xiàn)，D-A型窄帶隙共扼聚合物能夠有效提高能量轉(zhuǎn)換效率，這種聚合物由給體單元（D）和受體單元（A）組成。改變其給體和受體單元，可以改變它的HOMO和LUMO能級(jí)，以降低帶隙，提高光電性能。D-A共聚物中因給體單元和受體單元的推拉電子作用，使得聚合物的帶隙變窄，從而極大地拓寬了聚合物的吸收光譜。并且人們可以通過將不同的給體單元與不同的受體單元進(jìn)行排列組合，可以在較大的范圍內(nèi)精細(xì)地調(diào)控聚合物的吸收光譜回。