本體異質(zhì)結(jié)吸機(jī)太陽能電池的數(shù)值模擬.pdf

1、太陽能電池是太陽能利用的最為重要的手段之一，有機(jī)太陽能電池是目前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，因?yàn)樗哂性铣杀镜土乙仔揎?、制作工藝簡單、可制成大面積的柔性器件等優(yōu)點(diǎn)。自從它誕生以來，人們就通過實(shí)驗(yàn)和理論研究途徑來提高其光電轉(zhuǎn)換效率。本文以較完善的無機(jī)半導(dǎo)體理論、成對(duì)復(fù)合理論為基礎(chǔ)，根據(jù)Koster等人建立的數(shù)值模型，具體分析了數(shù)值處理過程，模擬了基于P3HT:PCBM的本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池的J-V特性，以及短路和開路情況下，器件內(nèi)部參數(shù)

2、的分布情況，探討了激子的產(chǎn)生速率、帶隙寬度、活性層厚度和溫度對(duì)短路電流密度、開路電壓的影響，研究結(jié)果表明:
　　 (1)室溫下，理想的P3HT:PCBM本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池的短路電流密度的大小為58.36A/m2，開路電壓為0.512V。在短路情況下，內(nèi)部的電場強(qiáng)度高，激子的分離概率較高（約50％），載流子的濃度較低，導(dǎo)致載流子的復(fù)合率較低，此時(shí)激子的分離概率是影響能量轉(zhuǎn)換效率的主要因素。在開路情況下，內(nèi)部的電場較小，激子的

3、分離概率較低（約32％），載流子的濃度較高，導(dǎo)致載流子的復(fù)合率較高。
　　 (2)激子的產(chǎn)生速率在3.0×102712.0×1027m-3s-1范圍內(nèi)變化，短路電流密度的大小和開路電壓均隨著激子產(chǎn)生速率增大而增大，相對(duì)而言激子產(chǎn)生速率對(duì)短路電流密度的影響更顯著;帶隙寬度在1.0～1.60eV內(nèi)變化，短路電流密度的大小隨著帶隙寬度增大而增大，開路電壓也線性增大，且開路電壓與帶隙寬度之間相差0.49;活性層厚度在80～200nm范圍

4、內(nèi)變化，短路電流密度的大小隨著活性層厚度的增大呈先增大后減小的趨勢，在160nm附近有最大值，而開路電壓隨著活性層厚度的增加而減小;溫度在280～330K內(nèi)變化，短路電流密度的大小會(huì)隨著溫度升高而增大，而開路電壓隨著溫度增加而減小，溫度在240～400K內(nèi)變化時(shí)，溫度每升高1K，開路電壓下降約0.65mV。
　　 (3)各因素對(duì)短路電流密度、開路電壓的影響關(guān)系可以用不同的方法找出:用短路時(shí)的程序直接模擬出短路電流密度的變化，用“