导　　师： 曹镛

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 过去的几十年里,环境和能源问题给人类长久生存制造了很大的困难。作为宇宙中最大的能量来源,太阳能必须要被充分利用以帮助人类在不久的将来实现可持续发展。基于无机硅材料的光伏器件在理论和实践上都已经得到了很好的发展,其单结器件的功率转换效率超过了20%。然而,硅工业最大的问题是空气污染和高额的制造成本,而且很难被轻易的缓解,这也是需要开发新的光伏技术的很重要的原因。作为一种新颖的材料,在过去的二十年间,有机光伏吸引了广泛的关注。基于有机材料的光伏器件有着诸多优点,例如,柔性,低成本,轻便以及大规模制备的可行性。最近,伴随着新型非富勒烯受体的井喷式发展,有机光伏的器件效率已经被提高到了接近15%,铺平了未来大规模生产的道路。与此同时,物理学家们也在紧跟着步伐,不断地进行着理论的创新和研发。这篇博士论文将主要围绕着理论模型,同时根据观测到的宏观的实验现象来给出器件物理层面的理解和解释。在理论背景部分,我们首先给出了关于太阳电池最为基础理论的详细的描述和推导,这样为我们之后拓展到有机光伏打下很好的基础。黑体辐射和细致平衡理论将会被首先提到,作为有机器件的参考,经典的p-n型光伏器件的基本理论也会被简单描述。更重要的是,我们会给出这些最为基础的公式的详细推导,以帮助我们去进一步理解Shockley-Queisser极限以及提高器件效率的方法论。随后,我们会分析和讨论有机半导体和有机光伏器件。在这部分中,有机导体/半导体导电的原理将被讨论。材料,器件以及背后的工作机理会被更为详细的讨论。在背景部分的最后一章里,我们会重点讨论半导体物理里经典的漂移扩散模型以及有机半导体的载流子生长复合机制。在最后,我们还会提供详细的数值求解过程。研究

关 键 词： 有机光伏 器件物理 漂移扩散模型 迁移率 辐射效率极限 填充因子

领　　域： []