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   可以看出,太陽光譜的輻射能量主要來自于波長在硐0~1000nm范圍的光子,輻射強度最大區域在⑾O-gO0nm范圍,因此低能隙材料(吸收峰大于6OO nm)有利于太陽能的吸收。有機材料通常表現出以下特性:①高吸收系數(通常大于105cm l);②窄吸收光譜;③能隙大約在3,0~2.0eⅤ(波長在410nm~6⒛nm);④能隙隨共軛長度增大減小。較高的吸收,使有機材料在太陽能吸收方面占有一定優勢。有機材料對人射光在吸收峰位處的全部吸收,只需要幾百納米的厚度,因此有機太陽能電池可以制備成很薄的薄 膜形式。但是,大部分有機材料的吸收波長都小于甾0nm,吸收光譜較窄,只能覆蓋太陽光譜的很小一部分。因此有機材料對太陽光的吸收利用非常有限,通常不超過佃%(圖4⑼。加之有機材料中載流子遷移率太小,活性層厚度只能在幾十到幾百納米之間,限制了利用增加厚度的手段來提高太陽光吸收的目的。

   通過分子設計提高有機材料吸收效率的方法包括提高材料的光吸收系數、降低材料的能隙、使材料的吸收光譜展寬等,這方面的研究工作很多l3c砰q。例如,基于芴基的低能隙共聚物,作為給體制備太陽能電池器件,可得到很好的性能(印p=2,2%)㈣;在具有DˉA結構的材料中引人多電子鉑原子,可增強材料的D-A相互作用,導致較強的電荷轉移態lCη躍遷,因此材料能隙較低且吸收光譜較寬,有利于提高器件的光伏效應(‰〓2.5%)u11o類似的工作還包括將基于強給體一受體分子結構的材料作為給體,Cω衍生物PCBM作為受體構造的器件u釗。給體較低能隙,使器件對太陽能的吸收提高,器件表現出較高效率。

   除了通過分子結構的功能設計來提高活性材料自身吸收外,還可以在器件結構中引入具有強吸收特性的材料。利用它們吸收部分太陽能量,通過激子擴散將其轉移給活性材料,由此提高活性材料對太陽光的利用效率u"剄。此外,利用微腔結構(使用薄膜)也可阻止或降低光損失,增加光吸收。例如,人射光由于折射產生的損失可在器件結構中加人反折射層來降低;通過器件中各層厚度的優化,可使太陽能強度分布的最大值在活性吸收材料層內,從而提高吸收效率。通過增大太陽能電池尺寸也可以提高太陽能利用率,但是這樣無助于單位面積上轉換效率的改善。