有机太阳能电池中的光调控

advs177-gra-0001-m作为一种廉价的太阳能采集与转化技术,有机光伏太阳能电池可以通过卷对卷生产流程被制作在大面积柔性基板上。近十年来,科学家采用各种先进手段对有机光敏材料的带隙、薄膜的形貌及其表界面性质进行设计与优化,使得该领域的发展突飞猛进。目前,叠层或多结有机太阳能电池的光电转换效率已经突破了13%,而单结有机太阳能电池效率也超过了11%。为了加快商业化应用,有机太阳能电池必须克服有机薄膜在光子吸收与光生载流子收集之间的固有局限,以此进一步提升光电转化效率,巩固低成本高能效的优势。

有鉴于此, 苏州大学的唐建新教授课题组对微纳结构光调控技术在有机太阳能电池的跨界应用进行了系统总结,并从光学耦合与等离子体效应等角度,深入地探讨了多种增强光子俘获的手段。具体而言,针对有机太阳能电池的不同功能层与界面,该综述介绍了器件外侧减反射层、基板构型的陷光效应、器件电极的光学设计、以及电荷输运层和光敏层的光学修饰。研究表明,纳米光子学、等离子体学和微纳制造技术的融会交叉必将开创有机太阳能电池的新篇章。相关工作已发表于Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.201600123) 上。