跟踪有机pn结中分子晶体中的电荷载流子

发布者:admin 发布时间:2019-10-24 04:46 浏览次数:

  有机太阳能电池是轻质,柔性,低成本和绿色装置,因此被视为可再生能源工业的潜在创新种子。然而,有机太阳能电池的能量转换效率低于现代硅太阳能电池的能量转换效率。

  在半导体太阳能电池中,光在电池中的两个半导体层处的“pn结”界面处被转换成通电的一对电子(负载流子)和一个空穴(正载流子)。半导体的每层中的供体(电子俯仰; p型)和受体(电子捕获; n型)分子彼此面对,作为理想的p / n结。为了增加电池中这种太阳能“电池”的数量,需要大面积的pn结,从而开发出复杂的“体积”pn结,它是折叠的界面,如褶皱。在如迷宫这样的复杂结构中,所产生的载流子难以到达电池的输出电极,因为分子大致排列,换句话说,结晶度低。为了有效地实现高传输,载体,电子或空穴应该作为物质波在分子之间离域。分子的有序排列带出了载体的波性。

  分子科学研究所(IMS),日本同步辐射研究所(JASRI)和东京理科大学的研究人员成功地制造了具有高结晶度的有机半导体pn结。在结的制造过程中,受体(全氟戊炔)分子通过分子束外延(MBE)技术以良好有序的方式沉积在供体分子(并五苯)的单晶上。通过角分辨光电子能谱观察结晶pn结的电子结构,并显示受体分子层形成价带,这是引起波性的证据。

  有机半导体的功能可以通过设计组成有机分子的结构来调整。使用各种有机分子的晶体pn结的制造技术使我们能够实现具有高能量转换效率的新概念有机太阳能电池。


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