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319 魏興思:估計過不了幾年,我就要跟著他混了(求訂閱)(1 / 2)

許秋將手中的幾篇文獻裝訂好,大致掃了一眼內容,有機光伏領域近期沒有什麼值得注意的工作。

可能都在憋大招,像徐正宏那邊基於IDTBR體係的衍生物,保守估計有兩三篇AM級彆的文章在路上。

放下文獻,許秋起身彙報,昨日大會上的收獲總結PPT。

魏興思已經從龔遠江那邊要了大會演講者們的PPT,不過許秋還沒來得及把對應的圖片整理放進去,都是文字版的。

首先,是Bazan提到的兩項測試:

激子結合能,即讓被束縛的電子/空穴對(激子)拆分成為自由電子/空穴需要付出的能量。激子平均擴散距離,即被束縛的電子/空穴對(激子)在複合發光/發熱前平均移動的距離。

這兩項測試在早年出現的比較多,針對傳統富勒烯體係中的給體材料,不過現在比較少見了。

主要是因為這些聚合物給體材料本質上都是類似的DA共軛共聚物的結構,所以對它們測試得到的這兩項參數差彆不大,況且這兩個實驗測起來還很麻煩。

種種原因,導致後來的研究者們漸漸的就懶得進行這兩項表征了,得不出什麼新的結論來不說,測起來還賊費事。

對於富勒烯體係的通用結論是:

一方麵,給體材料激子結合能普遍偏高,導致有機太陽能電池器件的開路電壓相對較低,同樣禁帶寬度的材料,可能比無機矽太陽能電池或鈣鈦礦光伏器件的開路電壓低0.3伏特左右。

這是什麼概念呢,拿乾電池舉例,無機矽或鈣鈦礦就像正常的5號、7號電池,電壓在1.5伏特左右,而有機光伏的電壓就隻有1.2伏特。

在其他條件相當的情況下,有機光伏器件天生就自帶20%左右的光電轉換效率減成DEBUFF。

另一方麵,激子平均擴散距離也很短,大約在10納米左右。

這意味著絕大多數的激子在產生後,隻能擴散10納米的距離,再遠的話,好不容易吸收太陽光產生的激子就會複合,重新變為光能或熱能損失了。

這就是為什麼有機太陽能電池,不能矽基、鈣鈦礦太陽能電池那樣有效層采用平麵異質結,而必須要用體異質結的原因。

因為隻有形成了雙連續的三相共混結構,保證各個相區中都有一個維度的尺度在10納米的級彆,才能確保產生的激子在被拆分和被電極收集前,不會大量複合。

一旦相區的尺度太大,比如超過20納米,或是像平麵異質結的100納米以上,那麼位於中央部分的有效層在吸光後產生的激子,還沒來得及擴散到界麵,就會因複合而消耗掉,導致有效層的中央區域成為死區,不會對器件效率的提升做出貢獻,從而疊加一個?%的效率減成DEBUFF。

同樣的,激子平均擴散距離短,也讓有機太陽能電池器件不能做幾百納米厚的厚膜,隻能製備有效層厚度在100納米左右的薄膜。

100納米的薄膜,可能隻能吸收大約80%的太陽光,剩下的20%就直接透射損失掉了,如果能把膜做厚,比如做到300、500、800納米,光吸收可能會達到99%以上,透射損失就可以基本忽略。

100納米左右的薄膜有效層,再次讓有機光伏器件疊加了一個20%左右的效率減成DEBUFF。

幾個DEBUFF一同疊加下來,如果在傳輸層、界麵、光反射等地方再損失一些,最終的器件效率就所剩無幾……

這就是為啥根據SQ限製,單結太陽能電池的光電轉換效率的理論極限在30%左右,而有機光伏領域實際上卻隻有12%左右,實在是拖後腿的地方太多……

不過,這些理論都是基於傳統富勒烯體係的,也即隻有給體材料吸收太陽光產生激子的體係。

對於現在正慢慢崛起的非富勒烯體係來說,受體材料也是會吸收太陽光的,許秋打算重拾這些太古測試手段,拿他開發出來的ITIC材料試試水,看能不能得到一些新的理論出來。

如果能夠獲得什麼顛覆性的結論出來,再搭配著高器件效率作為印證,就有機會搞一篇大文章出來。



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