聚合物光伏薄膜电池活性材料研究进展.pdf

第38卷第6期化工新型材料Vol38No6
2010年6月NEWCHEMICALMATERIALS9
聚合物光伏薄膜电池活性材料研究进展
赵丽凤1,3李盛彪1,*苏津津1孙晖1龙光斗1郭能1黄维1,2

(1华中师范大学化学学院,武汉430079;2南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院,南京210003;
3喀什师范学院,喀什844000)

摘要聚合物光伏薄膜电池材料同时具有聚合物(塑料)优异的加工性和无机半导体的导电特性,并具有柔性、质
量轻、可进行化学修饰和表现出较高的开路电压(>2V)等特性在近年来受到了广泛的关注。文中就聚合物光伏薄膜电
池的发展,聚合物薄膜活性材料的特点、分类、发展趋势以及瓶颈进行了概述。
关键词有机太阳能电池,聚合物薄膜,导电聚合物,电子给体,电子受体

Developmentofinvestigationonorganicphotovoltaiccellsmaterials
ZhaoLifeng1,3LiShengbiao1SuJinjin1SunHui1LongGuangdou1GuoNeng1HuangWei1,2

(1CollegeofChemistry,HuazhongNormalUniversity,Wuhan430079;
2InstituteofAdvancedMaterials(IAM),NanjingUniversityofPostand
Telecommunication,Nanjing210003,
3KashgarTeachersCollege,Kashi844000)

AbstractOrganicsolarcellsreceivedextensiveattentioninrecentyears.Theorganicsolarcellsmaterialswitha
flexibleandlightweightcanbechemicallymodified.Inthispaper,thedevelopmentoforganicphotovoltaicthin-filmcells
wasreviewedaccordingtopolymerthin-filmactivematerialsscharacteristics,classification,developmenttrendsandthe
bottleneck.
Keywordsorganicsolarcells,thinpolymerfilm,conductivepolymer,electrondonor,electronacceptor

以硅材料为主的无机太阳能电池从1954年第一块单晶在太阳能光电转换方面、制作大面积廉价的光伏器件,具有十
硅太阳电池开始,已经获得了极大的发展和演化。1977年,日分广阔的前景和极大的发展潜力[4]。
本筑波大学的白川英树与宾夕法尼亚大学的MacDiarmid等能用于聚合物薄膜太阳能电池的聚合物半导体材料,一
人同时发现用碘或氟化钾掺杂的聚乙炔具有与金属相当的导般除具备稳定的电化学特征外,还具有大键,而且键的重
电性。导电聚合物的发现,为PV电池(photovoltaiccell)提供叠方向垂直于薄膜表面,即与正负极的最短距离方向一致,非
了一种全新的材料。导电聚合物是由一些具有共轭键的聚常有利于载流子的传输。另外,聚合物薄膜太阳能电池对所
合物经化学或电化学掺杂后形成的导电率可从绝缘体延伸到用的聚合物材料还有特殊的要求,即高迁移率与低的本征电
导体范围的一类高分子材料,它具有两方面的特征:一方面具导率。高迁移率可以保证电池有高电流密度,而低的本征电
有离子导电性,另一方面具有电子导电性[1]。2002年美国加导率则是为了降低电池的暗电流,从而提高聚合物薄膜太阳
州大学伯克利分校的科学家首次研制成功塑料太阳能电池,能电池的转换效率,增加聚合物薄膜太阳能电池的可靠性与
其太阳能转化率为19%[2]。应用性[5]。
近年来,科学工作者对有机光伏薄膜电池进行了大量的11电子给体材料
研究,在有机太阳能电池的作用机理,材料合成以及器件的制1.1.1聚苯撑乙烯撑类(PPVs)
作等方面都有极大的研究进展[3]。本文概述了近年来有机光近年来在光电领域,应用最广泛、研究最深入的是聚苯撑
伏薄膜电池材料的新进展并讨论了今后可能的研究发展。乙烯撑类(PPVs)类材料[6]。不过由于PPVs共轭结构、分子
链刚性链很强,所以难溶、难熔,一旦形成就难以加工。为了
1有机聚合物薄膜电池中的活性材料
获得可溶性的PPV将苯环上引入一个长链烷基(见图1),实
由于共轭聚合物材料同时具有聚合物(塑料)优异的加工验研究