關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。以期通過先進的科學技術實現(xiàn)對新型能源資源有效應用。而有機太陽能電池材料作為一種新型能源，通過合理應用，有利于節(jié)約和保護能源資源。基于此，本文將重點針對有機太陽能電池材料展開分析和研究。

關鍵詞：有機；太陽能；電池材料；研究進展

前言：伴隨著經(jīng)濟的發(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。可再生資源的開發(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，對其分子結構式展開細致分析，經(jīng)過一系列的組織和制造過程，從而創(chuàng)建全新的結構類型。經(jīng)過重組后的分子結構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。隨著科學技術的不斷進步，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。其應用原理為：針對富勒烯衍生物開展反應作用試驗，從而研制出新型的能源材料。此種材料在實際應用過程中，基于功能層面進行不斷改進與優(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行良性轉化，以此來形成溶解性能良好的物質，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

混合異質結薄膜其結構形式為互滲雙連續(xù)網(wǎng)絡結構，從微觀角度來看，該結構是無序的。也就是說網(wǎng)絡結構還不夠完善，仍存在諸多缺陷和不足之處，影響了結構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)絡結構，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結薄膜在網(wǎng)絡結構上存在的大量缺陷。在器件中應用D—A體系材料，對于促進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構，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D—A體系電池材料方面的內容也是當前研究的重點之一。

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)實際情況進行差異性的調節(jié)與優(yōu)化，從而防止轉換流程受阻或是異動情況的發(fā)生。充分發(fā)揮有機、無機材料的復合功能實現(xiàn)對光能和電能的優(yōu)質轉化。這樣一來太陽能電池就可以進行高速傳導。此外，對于收集光能材質來說，能夠顯著提升其功能性，從而確保電能的供應能夠保質保量。針對有機太陽能電池材料這一領域的研究，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、細致、嚴謹?shù)难芯窟^程，有效推動了無機材料與有機材料間的合理轉化，這對于提升量子、分子等材料的質量發(fā)揮了重要作用。

五、 有機太陽能電池材料——綜合分析

在學習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)勢在于質量小、合成與表征簡潔且化學結構修飾簡易。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、能夠改進和優(yōu)化分子結構等優(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)結構，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域的廣泛重視。隨著科學技術的進步，將不斷完善和優(yōu)化有機太陽能電池材料性能。

總結：有機太陽能電池材料的研究和應用，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習，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一步的了解和認識。

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

（作者單位：湖南省婁底市第二中學，湖南 婁底 417000）