有機太陽能電池材料與器件（簡體書）

本書就近十幾年來有機太陽能電池材料及器件的發展做了全面的回顧，就有機太陽能電池中的一些基本問題做了總結。首先對於有機半導體的一些基本性質及有機半導體光電轉化的一般理論做了詳細討論，接著對應用於有機太陽能電池主流的給體材料體系和受體材料體系進行了介紹，然後闡述了對於有機太陽能電池性能提高有重要影響的有效層工程、界面工程及透明電極工程，對於進一步增強有機電池效率的等離子效應增強型電池和疊層電池也進行了總結，並進一步介紹了有機太陽能電池的可靠性問題，最後對有機太陽能電池的發展進行了展望。本書力求總結近年來有機太陽能電池發展的主要成果，使讀者對於有機太陽能電池發展的全貌有一個比較深入的瞭解。

目錄
叢書序 i
序言 iii
前言 v
第1章 緒論 001
1.1 能源消耗與太陽能 001
1.2 光子與太陽光譜 003
1.2.1 黑體輻射 003
1.2.2 太陽光譜:大氣質量 004
1.3 光伏效應及其應用 006
1.4 有機太陽能電池的優勢 008
1.5 有機太陽能電池的發展歷史 009
1.6 有機太陽能電池面臨的問題 011
第2章 有機太陽能電池基礎 014
2.1 有機半導體的基本特性 014
2.2 有機太陽能電池中的光電轉換機理 016
2.2.1 光子的吸收 017
2.2.2 激子的產生 018
2.2.3 激子的擴散 018
2.2.4 激子的分離 019
2.2.5 電荷的傳輸 022
2.2.6 電極的收集 023
2.3 有機太陽能電池的基本結構 023
2.3.1 單層有機太陽能電池 024
2.3.2 雙層異質結型有機太陽能電池 024
2.3.3 體異質結型有機太陽能電池 026
2.3.4 有機太陽能電池的常規結構及反型結構 027
2.4 有機太陽能電池的製造工藝 028
第3章 有機太陽能電池電學參數 036
3.1 有機太陽能電池的宏觀電學參數 036
3.1.1 光電流與量子效率 036
3.1.2 開路電壓 038
3.1.3 光電轉換效率 039
3.2 有機太陽能電池電學參數的提取 040
3.2.1 參數提取原理 041
3.2.2 參數提取方法結果及討論 044
3.2.3 結論 050
3.3 有機太陽能電池中開路電壓及電極對其影響 052
3.3.1 引言 052
3.3.2 實驗及結果討論 053
3.3.3 結論 061
第4章 有機太陽能電池給體材料 064
4.1 有機太陽能電池給體材料的要求 064
4.2 聚噻吩材料體系 065
4.2.1 聚噻吩材料的光學和電學特性 066
4.2.2 基於聚噻吩材料的有機太陽能電池性能 067
4.3 含芴的聚合物材料體系 070
4.3.1 基於芴的材料特點及種類 070
4.3.2 含芴的窄帶隙材料及其有機太陽能電池性能 071
4.4 新型結構窄帶隙聚合物給體材料 074
4.5 新型小分子給體材料 080
第5章 有機太陽能電池受體材料 088
5.1 有機太陽能電池對受體材料的要求 088
5.2 富勒烯基受體材料體系 089
5.2.1 富勒烯基受體材料體系的電學特性 091
5.2.2 富勒烯基受體材料體系的光學特性 092
5.2.3 富勒烯基受體材料的有機太陽能電池性能 092
5.3 無機受體材料 096
5.3.1 石墨烯 096
5.3.2 CdSe受體材料 097
5.3.3 ZnO受體材料 098
5.4 非富勒烯基受體材料 098
第6章 有機太陽能電池光學工程 110
6.1 光學干涉及載流子壽命對有機太陽能電池性能的影響 110
6.1.1 基本原理 111
6.1.2 結果及討論 116
6.1.3 結論 120
6.2 常規和反型有機太陽能電池光學和電學性能比較 120
6.2.1 引言 120
6.2.2 方法 121
6.2.3 結果及討論 122
6.2.4 結論 130
6.3 疊層有機太陽能電池電流匹配的影響 130
6.3.1 引言 130
6.3.2 方法 131
6.3.3 結果及討論 132
6.3.4 結論 139
第7章 有機太陽能電池有效層工程 143
7.1 有效層形貌對器件性能的影響 143
7.1.1 引言 143
7.1.2 實驗及結果討論 144
7.1.3 結論 147
7.2 有機太陽能電池有效層厚度優化及退火對性能的影響 147
7.2.1 引言 147
7.2.2 實驗及結果討論 148
7.2.3 結論 152
7.3 退火過程中陰極限制作用對有機太陽能電池性能的影響 152
7.3.1 引言 152
7.3.2 實驗及結果討論 153
7.3.3 結論 161
7.4 基於窄帶隙聚合物的高效有機太陽能電池 161
7.4.1 引言 161
7.4.2 實驗及結果討論 162
7.4.3 結論 175
7.5 有效層內的電荷傳輸 176
第8章 有機太陽能電池界面工程 183
8.1 金納米顆粒有機太陽能電池陽極界面層 183
8.1.1 實驗 184
8.1.2 結果及討論 184
8.1.3 結論 187
8.2 典型的ZnO有機太陽能電池陰極界面層 187
8.2.1 溶膠凝膠法製備的ZnO陰極界面層 188
8.2.2 水溶液法製備的ZnO陰極界面層 194
8.3 有機太陽能電池陰極複合界面層 204
8.3.1 引言 204
8.3.2 實驗及結果討論 205
8.3.3 結論 215
8.4 通過界面工程提高有機太陽能電池的開路電壓 215
8.5 有機太陽能電池界面工程材料及發展 219
第9章 有機太陽能電池電極工程 225
9.1 金屬氧化物透明電極 225
9.1.1 引言 225
9.1.2 材料及結果討論 226
9.2 基於金屬材料的透明電極 238
9.2.1 引言 238
9.2.2 實驗及結果討論 239
9.2.3 結論 249
9.3 碳納米管及石墨烯透明電極 250
9.3.1 引言 250
9.3.2 碳納米管及石墨烯材料 251
9.3.3 碳納米管及石墨烯有機太陽能電池器件 253
9.3.4 展望 257
第10章 有機疊層太陽能電池 259
10.1 有機疊層太陽能電池原理 259
10.2 簡單並聯有機疊層太陽能電池 262
10.3 有機疊層太陽能電池結構介紹 269
10.4 疊層結構中的中間連接層工程 272
第11章 有機太陽能電池穩定性 277
11.1 有機太陽能電池穩定性的影響因素 277
11.1.1 亞穩態形態和電極擴散 278
11.1.2 氧氣和水影響 279
11.1.3 光照影響 280
11.1.4 溫度因素 281
11.1.5 機械應力因素 282
11.2 有機太陽能電池提高穩定性的途徑 283
11.2.1 有效層材料組分設計 283
11.2.2 有效層器件的界面工程 285
11.2.3 採用反型結構 286
11.2.4 緩衝層的優化 286
11.2.5 穩定的金屬電極 288
11.2.6 封裝 289
11.3 有機太陽能電池穩定性測試 290
11.4 有機太陽能電池穩定性的發展 293
第12章 有機太陽能電池發展與展望 311
12.1 有機太陽能電池發展的強大經濟動力與最新進展 299
12.2 目前限制有機太陽能電池性能提高的主要因素 302
12.2.1 從光能到電能的轉換效率低 302
12.2.2 有機材料對有機太陽能電池性能的影響 302
12.3 克服有機太陽能電池性能提高限制因素的途徑 304
12.3.1 通過功能分子的化學修飾和物理摻雜提高有機太陽能電池效率 304
12.3.2 通過改進有機太陽能電池有效層材料延長壽命 305
12.3.3 通過封裝來提高太陽能電池壽命 307
12.4 有機太陽能電池發展的趨勢及預期 308
索引 311