有機太陽能電池材料與裝置

第１章 緒論
第２章 有機太陽能電池概覽
第３章 有機太陽能電池：供體材料
第４章 有機太陽能電池：受體材料
第５章 有機太陽能電池：三元結構
第６章 有機太陽能電池：疊層
第７章 有機太陽能電池：形貌調控
第８章 有機太陽能電池：穩定性

 

緒論（節錄）

　　隨著人類社會的發展，環境汙染問題日益嚴重。全球變暖導致海平面上升，使得許多沿海城市面臨被淹沒的風險。能源與環境問題是當今經濟社會快速發展面臨的一大挑戰。同時，在我們身邊的霧霾現象也嚴重威脅著人類社會的健康發展。因此，開發利用可替代化石能源的綠色新型能源勢在必行。太陽能作為一種綠色可持續發展的清潔能源，因其具有清潔無汙染且儲量豐富等優點引起研究人員的高度重視。太陽能電池作為一種將太陽能轉化為電能的高效裝置，是實現太陽能有效利用和國際範圍內提倡要求的「雙碳」目標的重要途徑之一。

　　目前發展快速的太陽能電池主要包括：有機太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池、矽太陽能電池、染料敏化太陽能電池等。其中，有機太陽能電池（Organic Solar Cells, OSCs）因其成本低廉、可柔性大面積卷對卷印刷製備、可半透明、可溶液處理、材料結構及性能可調控、高遷移率等優點獲得快速發展，逐漸成為近幾年的研究焦點。有機太陽能電池（Organic Photovoltaics, OPV）近幾年來取得了突飛猛進的發展。在有機太陽能電池的快速發展歷程中，活性層材料的發展起到至關重要的作用，是有機太陽能電池領域的研究基礎。有機太陽能電池的活性層材料從早期的基於富勒烯體系及聚合物供體材料到後來的供體（Donor, D）－ 受體（Acceptor, A）交替共聚物，到受體－供體－受體（Acceptor-Donor-Acceptor, A-D-A）型小分子供體材料，到近幾年的A-D-A 型稠環小分子受體材料這些材料的發展是有機太陽能電池性能不斷突破的關鍵。

　　這主要是由於分子內供體（D）單位與受體（A）單位之間的分子內電荷轉移作用，從而降低材料的能隙，使吸收光譜進一步發生紅移的結果。而裝置製備工藝從早期的真空蒸鍍到目前的可溶液處理方式，極大地推動了有機太陽能領域的快速發展。近年來，隨著稠環小分子受體材料的發展，尤其是明星受體分子Y6及其衍生物的出現，伴隨著裝置製備工藝的不斷提升，有機太陽能電池領域獲得巨大成功。