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基于B2912A的有机太阳能电池测试方案

时间:2016-05-10 17:58:45  来源:  浏览量:

  图2 :有代表性的给体P3HT和受体PCBM的有机太阳能电池结构示意图和材料的电子能级。

  有机太阳能电池的工作原理和基于无机材料的太阳能电池类似,太阳光从透明电极一侧入射到活性层上,活性层光伏材料吸收光子产生激子(电子-空穴对);激子向给体/受体界面下扩散和迁移;扩散和迁移到界面处的激子在给/受体电子能级差的作用下发生电荷分离;在电池内部势场的作用下,被分离的空穴沿着给体形成的通道传输到正极,而电子则沿着PCBM受体形成的通道传输到负极;空穴和电子分别被正极和负极收集形成光电池和光电压,从而产生光伏效应。

  考察有机太阳能电池性能的最主要参数包括:光电转换效率(Photovoltaic Convert Efficiency,PCE)、开路电压(Open Circuit Voltage, Voc),短路电流(Short Circuit Current, Jsc),填充因子(Fill Factor, FF)。其中电池的转换效率计算公式为:

  图3 :有机太阳能电池等效电路及相关参数

  其中Pmax为电池的最大输出功率,Jmax为电池的最大输出电流,Vmax为最大输出电压。Plight为入射光能量。

  图3 :有机太阳能电池等效电路及相关参数

  图3 :有机太阳能电池等效电路及相关参数。

  作为替代能源,考察太阳能电池的最重要数据是其对能量的利用效率,即太阳能电池对入射的太阳光的转换效率。实验室制备的有机太阳能电池绝在部分是金属栅线电极(小面积的电池电极常为六指结构)。因有机太阳能电池与传统的基于无机材料的电池相比,目前的各方面参数都有所不如,故其对测试的精确度要求更高。当然,其他诸如简单、快速的测试也是必需的。精确的测量数据除了可以得到准确的转换效率外,还可以得到Vmax、Jmax、Pmax以及Rsh、Rs等数值,这些相关参数可以准确的考察电池的各方面性能,并为下一步的电池性能改进提供实验上的依据。

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