有机太阳能电池材料研究新进展

摘 要：随着经济社会的飞速发展，我国科学技术也有了一定程度的进步。当前我国政府提出了构建资源节约型与环境友好型社会的目标，而为顺应当前世界发展潮流，响应党中央的号召，科学技术也朝着节能、环保方面进行技术设备研发。文章针对太阳能电池材料的发展状况进行研究，总结前人研究经验，阐述当前太阳能电池材料的研究进展。 
　　关键词：有机材料；太阳能电池；研究进展 
　　引言 
　　当前经济高速发展，世界范围内资源使用逐渐增多，但大多数能源都是不可再生资源，如石油、煤炭等。在经过长时间的开采利用之后，此种不可再生资源逐渐减少，最终将会变得无法再为人类所用。因此，在面对此种能源即将枯竭的状况，科学家们开始转变为开发可再生资源代替此类不可再生资源的作用。电池在之前使用的是镍等金属以及化学物质制成的，其在使用后会散发出大量的化学物质，对环境以及生态平衡造成破坏，太阳能电池的研发则可以解决这一问题。 
　　1 太阳能电池概述 
　　太阳能电池是一种光感电池，彭敦云等[1]在太阳能薄膜电池的研究现状及发展前景中提到，太阳能电池的特性是可以吸收光能转化为电能，其制作原理是利用的光电效应。太阳能电池的结构是由部分导体与半导体组成的，当组成太阳能电池的材料感受到光能时，即可将光能中的部分因子分离出，并传输到电极当中，转化为电能，使得该类电池可以散发出电流，被使用其的设备吸收。秦岭等[2]在太阳能电池的动态模型和动态特性中提到，太阳能电池吸收的光元素大于一定情况时，其自身的转化能力有限，组成太阳能电池的部分半导体会引导光元素在内部进行转化，并利用其自身特性，保持该元素的正常运作。此外，还可使其接触部分的电势变化，变成一种单纯的有机物质，通过金属电极传导，成为散发电流的太阳能电池。 
　　2 太阳能电池的分类 
　　2.1 单质结类 
　　许伟民等[3]在太阳能电池的原理及种类中提到，单质结类太阳能电池研究较早，到现在已具有较为成熟的理论及实践。在单质结太阳能电池组成部分中，存有电极、有机层等结构。其电极一般是由具有一定物质的金属所组成，其内具有较高的传导性能，其内建立起的复杂结构是由导电聚合物等材料组成，其传输过程是具有一定的发生反应的可能，因此，单质结类太阳能电池的电流传导能力较低，当前已很少使用。随后，专家学者发现了某种聚合物以及其他有机分子材料可以增加有机太阳能电池的电流传导能力，掺杂H2等物质可以增加电池导电几率，因此在单质结太阳能电池中常常掺有此类物质，以增加其使用性能。 
　　2.2 异质结类 
　　张超智等[4]在异质结型有机太阳能电池材料的最新研究进展中提到，异质结有机电池包括混合异质结等具有其他不同结构的太阳能电池小分类。异质结电池是在单质结电池研发之后产生的，相关专家学者发现，异质结太阳能电池中，其光能转化为电能的速度比单质结要高，更为适合作为普及使用的电池。此外，异质结太阳能电池比单质结太阳能电池具有更广的转化层面，其电池在接收到光能时，转化区域的使用效率比单质结太阳能电池高，其内的电荷在被分离出后，存在状态较为密集。李秀杰等[5]在基于光子晶体异质结的高效太阳能电池反射器研究中提出，为了进一步增加异质结太阳能电池的转化效率，产生更多的电流，可以为异质结电池中添加其他聚合物，并以纳米界面作为基础界板，从而增加与阳光的接触面积，吸收更多的光能进行转化。