關(guān)于有機太陽能電池材料的研究

付煒謙

摘 要：近些年來，能源資源日漸緊缺，人們的節(jié)能環(huán)保意識逐漸蘇醒。以期通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)對新型能源資源有效應(yīng)用。而有機太陽能電池材料作為一種新型能源，通過合理應(yīng)用，有利于節(jié)約和保護(hù)能源資源?；诖?，本文將重點針對有機太陽能電池材料展開分析和研究。

關(guān)鍵詞：有機；太陽能；電池材料；研究進(jìn)展

前言：伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人口數(shù)量的不斷增多，對于能源資源的需求量不斷激增。目前，很多能源資源已經(jīng)面臨枯竭的現(xiàn)狀?？稍偕Y源的開發(fā)與利用符合可持續(xù)發(fā)展理念，已成為未來發(fā)展的一大趨勢。作為其中較為典型的有機太陽能電池材料，針對其展開研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、 有機太陽能電池材料——有機小分子電池材料

針對有機太陽能電池材料的研究，其中一個有效途徑就是基于有機小分子展開探索。以有機小分子為對象，對其分子結(jié)構(gòu)式展開細(xì)致分析，經(jīng)過一系列的組織和制造過程，從而創(chuàng)建全新的結(jié)構(gòu)類型。經(jīng)過重組后的分子結(jié)構(gòu)能夠顯著提升太陽電池的效能，以此來滿足人們對太陽能電池不斷增加的使用要求。在實際生活中，有機小分子電池材料得到了廣泛的應(yīng)用，例如菁、酞菁、亞酞菁、

艸北、并五苯、卟啉及C60等均是較為常見的有機小分子電池材料。其原理為在小分子共同作用下形成電流，為太陽能電池的實際應(yīng)用提供保障。

二、 有機太陽能電池材料——有機大分子電池材料

從工作原理的角度來講，有機大分子電池材料與有機小分子有所不同。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，針對有機大分子材料的研究也在不斷深入。近些年來，該研究領(lǐng)域所取得的研究成果主要包括：富勒烯衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚芴及其衍生物、含氮共軛聚合物、聚對亞苯基亞乙烯及其衍生物。在上述各類有機大分子電池材料中，從電池能源供給效果來看，富勒烯衍生物有著極大優(yōu)勢和顯著成效。其應(yīng)用原理為：針對富勒烯衍生物開展反應(yīng)作用試驗，從而研制出新型的能源材料。此種材料在實際應(yīng)用過程中，基于功能層面進(jìn)行不斷改進(jìn)與優(yōu)化。充分發(fā)揮大分子工作原理的效用，確保將光能與電能進(jìn)行良性轉(zhuǎn)化，以此來形成溶解性能良好的物質(zhì)，這樣一來太陽能電池的工作就會有充足原動力的支持。

三、 有機太陽能電池材料——D—A體系

混合異質(zhì)結(jié)薄膜其結(jié)構(gòu)形式為互滲雙連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從微觀角度來看，該結(jié)構(gòu)是無序的。也就是說網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還不夠完善，仍存在諸多缺陷和不足之處，影響了結(jié)構(gòu)中電荷的分離與傳輸動作，這在很大程度上影響電荷分離與傳輸。為了解決上述問題，研究人員通過加大研究力度，以共價鍵的形式實現(xiàn)給體與受體的連接，獲取到處于微相分離狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成了新型有機太陽能電池材料——D—A體系材料。而D—A材料能夠有效彌補上面所說的混合異質(zhì)結(jié)薄膜在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上存在的大量缺陷。在器件中應(yīng)用D—A體系材料，對于促進(jìn)器件效率的提升有著積極的推動作用。以往混合材料會影響到傳輸電能的結(jié)構(gòu)，借助D—A體系材料能夠改善這一情況，在最大限度上降低在電量方面的損失。顯著提升太陽能電池使用性能及工作效率。因此，有關(guān)D—A體系電池材料方面的內(nèi)容也是當(dāng)前研究的重點之一。

四、 有機太陽能電池材料——有機無機雜化體系

以往的導(dǎo)電及傳輸?shù)裙ぷ鬟^程中，需就電能與光能根據(jù)實際情況進(jìn)行差異性的調(diào)節(jié)與優(yōu)化，從而防止轉(zhuǎn)換流程受阻或是異動情況的發(fā)生。充分發(fā)揮有機、無機材料的復(fù)合功能實現(xiàn)對光能和電能的優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)化。這樣一來太陽能電池就可以進(jìn)行高速傳導(dǎo)。此外，對于收集光能材質(zhì)來說，能夠顯著提升其功能性，從而確保電能的供應(yīng)能夠保質(zhì)保量。針對有機太陽能電池材料這一領(lǐng)域的研究，之所以能夠取得顯著成效，與眾多科研工作者的辛勤付出、刻苦鉆研分不開。通過全面、細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯窟^程，有效推動了無機材料與有機材料間的合理轉(zhuǎn)化，這對于提升量子、分子等材料的質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。

五、 有機太陽能電池材料——綜合分析

在學(xué)習(xí)了上面四種有機太陽能電池材料后，對于新型資源能源有了初步的了解。為了進(jìn)一步加深對該部分知識的掌握程度，將針對這四種材料展開綜合分析。其中有機小分子電池材料其優(yōu)勢在于質(zhì)量小、合成與表征簡潔且化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾簡易。不足之處在于很大一部分有機材料，將其置于有機溶劑中，溶解效果差。采用有機小分子材料進(jìn)行器件的制作，必須通過真空蒸鍍實現(xiàn)，在成本投入上較高；而有機大分子電池材料，具備原料獲取便捷、加工效果好、能夠改進(jìn)和優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)等優(yōu)點。不足之處在于大分子材料多數(shù)沒有固定形態(tài)，分子遷移難度較高，影響了光電轉(zhuǎn)化效率的提升；D—A體系材料優(yōu)勢在于能夠有效獲取互滲雙連續(xù)結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)激子的解離。缺陷為想要合成或是分離D—A體系材料則有較高難度；有機無機雜化體系綜合了有機與無機材料的優(yōu)勢，具備較高的光吸收系數(shù)與載流子遷移率。因此，針對有機無機雜化體系研究引起了該領(lǐng)域的廣泛重視。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，將不斷完善和優(yōu)化有機太陽能電池材料性能。

總結(jié)：有機太陽能電池材料的研究和應(yīng)用，旨在替代原有的鎳電池。我國針對此方面的研究歷經(jīng)較長時期，并且取得了一定成效。在高中階段通過對有機太陽能電池材料這部分知識的學(xué)習(xí)，對有機小分子與有機大分子材料、DNA體系以及有機無機雜化體系有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識。

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[2]許紅波.有機太陽能電池材料研究新進(jìn)展[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（09）：86.

（作者單位：湖南省婁底市第二中學(xué)，湖南 婁底 417000）