有機(jī)聚合物光電池

1、有機(jī)有機(jī)/聚合物光電池聚合物光電池OOCH3OOOOOOOOeeOOCH3研制有機(jī)研制有機(jī)/聚合物光電池的重大意義聚合物光電池的重大意義克服能源危機(jī)，獲得潔凈能源克服能源危機(jī)，獲得潔凈能源有機(jī)有機(jī)/聚合物材料廉價(jià)、可制備成大面積器件聚合物材料廉價(jià)、可制備成大面積器件有機(jī)有機(jī)/聚合物體系可以研制環(huán)境友好材料聚合物體系可以研制環(huán)境友好材料模擬光合作用，有機(jī)模擬光合作用，有機(jī)/聚合物材料可能獲得高效率聚合物材料可能獲得高效率早期的嘗試早期的嘗試 1NSNOS花菁銀電極有機(jī)染料Al2O3AlGhosh,A.K., Feng,T., J.Appl.Phys., 49, 5982, 1978 基本結(jié)構(gòu)Al

2、/Al2O3/花菁染料/Ag多層異質(zhì)結(jié) 殼牌公司光電轉(zhuǎn)換效率光電轉(zhuǎn)換效率 0.7%NNOOOORR(a)(b)(d)NNNNNNNNNSNOS花菁酞菁苝酰亞胺 Ghamberlein等人對(duì)一系列花菁衍生物進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：在共軛片等人對(duì)一系列花菁衍生物進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：在共軛片段的兩端分別引入電子給體官能團(tuán)和電子受體官能團(tuán)可以增大分子內(nèi)電段的兩端分別引入電子給體官能團(tuán)和電子受體官能團(tuán)可以增大分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移程度，使光電轉(zhuǎn)換效率有所提高，但程度很有限，光電池整體性荷轉(zhuǎn)移程度，使光電轉(zhuǎn)換效率有所提高，但程度很有限，光電池整體性能遠(yuǎn)遜于半導(dǎo)體硅材料光電池能遠(yuǎn)遜于半導(dǎo)體硅材料光電池。早期的嘗試早

3、期的嘗試 2(c)NNNN卟啉M早期的嘗試早期的嘗試 31、Ghamberlein, G.A., Cooney,P.J., Nature, 289, 45, 1981 2、Ghamberlein, G.A., J.Appl.Phys., 53, 6262, 1982 3、Tang,C.W., Appl.Phys.Lett., 42(2), 183, 1986 4、Skotheim,T., Yang,J.M., Kelin,M.P., J.Chem.Phys., 77, 6144, 1982 5、Wagner,H.J., Loutfy,R.O., J.Vac.Sci.Technol., 20,

4、85, 1981 6、Whitelock,J.B., Panayotatos,P., Thin Solid Films, 205, 69, 1991 NNNN卟啉MRRRRRRRRR = -C12H25盤(pán)狀液晶傳輸通道用用I2 、O2等對(duì)有機(jī)染料進(jìn)行摻雜可以大幅度提高材料的等對(duì)有機(jī)染料進(jìn)行摻雜可以大幅度提高材料的導(dǎo)電率和拓寬材料的光吸收范圍，顯著提高有機(jī)半導(dǎo)體導(dǎo)電率和拓寬材料的光吸收范圍，顯著提高有機(jī)半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力，使器件光電轉(zhuǎn)換效率明顯提高。材料的導(dǎo)電能力，使器件光電轉(zhuǎn)換效率明顯提高。一些初步的結(jié)論一些初步的結(jié)論在共軛片段的兩端分別引入電子給體官能團(tuán)和電子受體在共軛片段的兩端分別引入電

5、子給體官能團(tuán)和電子受體官能團(tuán)可以增大分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移程度，使光電轉(zhuǎn)換效率官能團(tuán)可以增大分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移程度，使光電轉(zhuǎn)換效率有所提高。有所提高。碘蒸氣、氧氣等都是強(qiáng)氧化劑，將其引入使材料的穩(wěn)定碘蒸氣、氧氣等都是強(qiáng)氧化劑，將其引入使材料的穩(wěn)定性和器件的壽命受到很大影響，必須尋求用弱的電子受性和器件的壽命受到很大影響，必須尋求用弱的電子受體與電子給體開(kāi)發(fā)新材料體系體與電子給體開(kāi)發(fā)新材料體系。復(fù)合復(fù)合穩(wěn)定性穩(wěn)定性給給/ /受體受體遷移率遷移率光吸收光吸收ORegan, B., Grztel, M., Nature, 353, 737, 1991 Glass substrateGlass substrate

6、TiO2 (100nm) Conductive transparant filmsDye layerLight2I- 2 + e- 2- 2 + e-NNNNNNCOOHHOOCRuGrztel濕法太陽(yáng)能電池的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想濕法太陽(yáng)能電池的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想采用多孔納米TiO2材料-增強(qiáng)有機(jī)染料的吸附三聯(lián)吡啶釕的羧基修飾-增強(qiáng)有機(jī)染料的吸附透明電極的使用-增大光收集效率I-/I2電對(duì)的使用-改善有機(jī)染料電荷遷移率三聯(lián)吡啶釕/TiO2的使用-引入有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合概念納米晶體/分子多層膜-顯著增大比表面積，大大促進(jìn)電荷轉(zhuǎn)移染料敏化光電池染料敏化光電池-里程碑式的工作！里程碑式的工作！入射光子轉(zhuǎn)換成電流的效率

7、高達(dá)80%光電池的光收益約為46%在模擬太陽(yáng)光照射下，光電轉(zhuǎn)換效率為7.17.9%在白光下達(dá)到12%，接近無(wú)定形硅太陽(yáng)能光電池Grztel型光電池的創(chuàng)新之處在于使用了材料復(fù)合技術(shù)。有機(jī)半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)上的根本特點(diǎn)是其局域化的電子態(tài)和弱的分子間相互作用，這兩個(gè)特點(diǎn)決定了有機(jī)半導(dǎo)體中光電過(guò)程的非本征性，通常需要外界因素的輔助作用才能表現(xiàn)出高性能，復(fù)合就是發(fā)揮外因作用的有效方法。ORegan和Grztel的工作為研究有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合光電池材料開(kāi)辟了一條新途徑，引起世界各國(guó)光電池研究部門(mén)的廣泛關(guān)注，并相繼投入到該項(xiàng)研究中來(lái)，使有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料光電池在20世紀(jì)90年代成為這個(gè)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。 復(fù)合材料的拓

8、展復(fù)合材料的拓展 1硅基酞菁銅PbTe納米晶體SiO2Lee,H., Kawai,T., J.Appl.Phys., 80(6), 1789, 1996 內(nèi)量子效率內(nèi)量子效率15.4%光電轉(zhuǎn)換效率光電轉(zhuǎn)換效率 1.9%NNNNNNNNCup-型的有機(jī)染料吸光系數(shù) = 105cm-1遷移率 10-3cm2/VsPbTe ：n-型半導(dǎo)體遷移率 16cm2/Vs大的比表面積確定的電子結(jié)構(gòu)可控的粒徑分布 復(fù)合材料的拓展復(fù)合材料的拓展 2ITO酞菁苝酰亞胺SiO2Me-PTC與無(wú)金屬酞菁H2Pc交替沉積而成的多層p-n結(jié)有機(jī)光電池 與Me-PTC單組分光電池相比，多層p-n結(jié)光電池的短路光生載流子收集效

9、率0在整個(gè)光譜范圍內(nèi)都提高3倍，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)0.7%。 Me-PTC/H2Pc多層結(jié)構(gòu)使Me-PTC與H2Pc直接接觸，大大提高了光生載流子的產(chǎn)率，光生電子和空穴通過(guò)不同的渠道傳輸減小了復(fù)合幾率 。Hiramoto,M., Fujiwarw,H., Yokaoyama,M., J.Appl.Phys., 72, 3781, 1992 MEH-PPV/6,6-PCMBOOCH3C606,6-PCMBOOOOOOOOeeMg/AgITOGlass SubstrateYu,G., Gao,J., Hummelen,C., Wudl,F., Heeger,A.J., Science, 270, 17

10、89, 1995 光電池的載流子收集光電池的載流子收集效率為效率為29%。能量轉(zhuǎn)換效率為能量轉(zhuǎn)換效率為2.9%，比未復(fù)合之前提高兩比未復(fù)合之前提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。個(gè)數(shù)量級(jí)以上。復(fù)合材料的拓展復(fù)合材料的拓展 3突破性進(jìn)展！突破性進(jìn)展！復(fù)合材料的拓展復(fù)合材料的拓展 3電子給體電子給體MEH-PPV （D）與電子受體）與電子受體C60 （A）之間光致電子轉(zhuǎn)移）之間光致電子轉(zhuǎn)移的基本過(guò)程描述如下：的基本過(guò)程描述如下： 1: 電子給體（電子給體（D）的激發(fā)）的激發(fā): D + A 1,3D* + A 2: D-A絡(luò)合物的激發(fā)離域：絡(luò)合物的激發(fā)離域：1,3D* + A 1,3(DA)* 3: 電荷轉(zhuǎn)移開(kāi)始：

11、電荷轉(zhuǎn)移開(kāi)始：1,3(DA)* 1,3(DA)* 4: 形成離子自由基對(duì)：形成離子自由基對(duì)： 1,3(DA)* 1,3(D*A*) 5: 電荷分離：電荷分離：1,3(D*A*) D + A只要只要ID*-AA-UC0能夠滿足，光致電子轉(zhuǎn)移可以高效率地發(fā)生。瞬能夠滿足，光致電子轉(zhuǎn)移可以高效率地發(fā)生。瞬態(tài)光譜研究表明：在能級(jí)匹配的態(tài)光譜研究表明：在能級(jí)匹配的DA體系中電荷分離的速率是中體系中電荷分離的速率是中性激發(fā)態(tài)馳豫到基態(tài)速率的性激發(fā)態(tài)馳豫到基態(tài)速率的103倍左右，光致電荷轉(zhuǎn)移的理論量子倍左右，光致電荷轉(zhuǎn)移的理論量子產(chǎn)率接近產(chǎn)率接近100%。 Sariciftci,N., Smilovitz,

12、L., Heeger,J.H., Wudl,F., Science, 258, 1474, 1993 復(fù)合材料的拓展復(fù)合材料的拓展 3MEH-PPV/C60復(fù)合太陽(yáng)能電池的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想復(fù)合太陽(yáng)能電池的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想第一次引入聚合物半導(dǎo)體-有望實(shí)現(xiàn)大面積器件從C60到PCBM-增強(qiáng)溶解性MEH-PPV（給體）和C60（受體）形成具有微相分離的連續(xù)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-有利于光生載流子分離與傳輸。在能級(jí)匹配的DA體系中電荷分離的速率是中性激發(fā)態(tài)馳豫到基態(tài)速率的103倍左右，光致電荷轉(zhuǎn)移的理論量子產(chǎn)率接近100%Al, CaGlass SubstrateAcceptor layerDoner LayerITO

13、 on AuGlass SubstrateOOOOCNCNSnnPOPTMEH-CN-PPVGranstrom,M., Petritsch,K., Arias,A.C., Lux,A., Anderson,M.R., Friend, R. H., Nature, 395, 257, 1998 短路光伏效率短路光伏效率29%29%光電轉(zhuǎn)換效率光電轉(zhuǎn)換效率1.9%1.9% 復(fù)合材料的拓展復(fù)合材料的拓展 4P3HT/6,6-PCMBOOCH36,6-PCMBeAuITOGlass SubstrateSSSSSS短路電流短路電流 30mA30mA開(kāi)路電壓開(kāi)路電壓 900mV900mV光電轉(zhuǎn)換效率光電轉(zhuǎn)

14、換效率3.4%3.4% P3HT目前報(bào)道的最佳器件復(fù)合材料的拓展復(fù)合材料的拓展 5P3HT/6,6-PCMB復(fù)合體系的優(yōu)勢(shì)復(fù)合體系的優(yōu)勢(shì)P3HT與與ITO功函數(shù)更匹配功函數(shù)更匹配P3HT/6,6-PCMB更容易獲得微相分離結(jié)構(gòu)更容易獲得微相分離結(jié)構(gòu)P3HT/6,6-PCMB的微相分離尺寸合理的微相分離尺寸合理P3HT吸收波段比吸收波段比MEH-PPV更寬，有利于光收集更寬，有利于光收集共軛聚合物共軛聚合物/受體復(fù)合體系的問(wèn)題受體復(fù)合體系的問(wèn)題與與ITO功函數(shù)更匹配的共軛聚合物的設(shè)計(jì)功函數(shù)更匹配的共軛聚合物的設(shè)計(jì)與與6,6-PCMB性能媲美的聚合物或者小分子材料性能媲美的聚合物或者小分子材料共軛

15、聚合物共軛聚合物/受體的微相分離尺寸控制受體的微相分離尺寸控制有機(jī)有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體遷移率的提高聚合物半導(dǎo)體遷移率的提高吸收光譜向近紅外擴(kuò)展的有機(jī)吸收光譜向近紅外擴(kuò)展的有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體材料聚合物半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)參量結(jié)構(gòu)參量結(jié)構(gòu)參量的控制結(jié)構(gòu)參量的控制 科學(xué)家已經(jīng)探明綠色植物進(jìn)行光合作用的化學(xué)機(jī)制，并試圖設(shè)計(jì)合成同樣的分子來(lái)模擬光合作用，把相應(yīng)的原理用于太陽(yáng)能光電池的設(shè)計(jì)上，但迄今沒(méi)有得到滿意的結(jié)果。在循序漸進(jìn)的探索過(guò)程中，人們認(rèn)識(shí)到造成光電池效率低的因素正是被以往的研究所忽略的因素分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。盡管所用的材料分子結(jié)構(gòu)相同，但這些分子并沒(méi)有按照高效吸收特定波長(zhǎng)的陽(yáng)光并把光能順暢傳輸?shù)健胺磻?yīng)中心

16、”的方式排布。我們目前還缺少一種機(jī)制去精確地調(diào)節(jié)與控制各感光單位有多少個(gè)生色基團(tuán)、它們之間如何聚集、載流子的產(chǎn)生基團(tuán)與傳輸基團(tuán)如何排布最有利等，而這恰恰是除了材料自身的性能之外決定光電池的光電轉(zhuǎn)換效率的最為關(guān)鍵的因素。 結(jié)構(gòu)參量的控制結(jié)構(gòu)參量的控制 1Balzani V., Juris A., Venturi,M., Campagna, S., Serroni,S., Chem. Rev., 1996, 96, 759 Balzani.V等通過(guò)化學(xué)方法把在可見(jiàn)光區(qū)有強(qiáng)烈吸收的感光基團(tuán)制備成樹(shù)枝等通過(guò)化學(xué)方法把在可見(jiàn)光區(qū)有強(qiáng)烈吸收的感光基團(tuán)制備成樹(shù)枝狀分子，由于樹(shù)枝狀分子各官能團(tuán)之間具有相對(duì)確定

17、的空間排列方式，在狀分子，由于樹(shù)枝狀分子各官能團(tuán)之間具有相對(duì)確定的空間排列方式，在化學(xué)鍵允許的條件下總是占據(jù)最節(jié)省的空間和最大的比表面積，因此感光化學(xué)鍵允許的條件下總是占據(jù)最節(jié)省的空間和最大的比表面積，因此感光基團(tuán)就像片片基團(tuán)就像片片“樹(shù)葉樹(shù)葉”一樣有組織地排列起來(lái)一樣有組織地排列起來(lái),把采集到的光能通過(guò)把采集到的光能通過(guò)“樹(shù)干樹(shù)干”定向傳輸，一個(gè)樹(shù)枝狀分子就是一個(gè)微型光電轉(zhuǎn)換器。定向傳輸，一個(gè)樹(shù)枝狀分子就是一個(gè)微型光電轉(zhuǎn)換器。 制備理想的樹(shù)枝狀分子不僅要求結(jié)構(gòu)基團(tuán)具有一定的大小形狀，而且要制備理想的樹(shù)枝狀分子不僅要求結(jié)構(gòu)基團(tuán)具有一定的大小形狀，而且要求它們有效地吸收可見(jiàn)光，同時(shí)能夠與選擇的傳

18、輸基團(tuán)能級(jí)匹配。他們選求它們有效地吸收可見(jiàn)光，同時(shí)能夠與選擇的傳輸基團(tuán)能級(jí)匹配。他們選擇擇2，3雙吡嗪（雙吡嗪（2 2，3-dpp3-dpp）和金屬釕（）和金屬釕（Ru）構(gòu)筑樹(shù)枝狀分子，）構(gòu)筑樹(shù)枝狀分子，1992年已年已經(jīng)合成出含經(jīng)合成出含13個(gè)金屬離子、共個(gè)金屬離子、共649個(gè)原子的樹(shù)枝狀分子。他們正在試制含個(gè)原子的樹(shù)枝狀分子。他們正在試制含46個(gè)釕離子的更大樹(shù)枝狀分子。盡管構(gòu)筑如此精美的超分子結(jié)構(gòu)任務(wù)很艱巨，個(gè)釕離子的更大樹(shù)枝狀分子。盡管構(gòu)筑如此精美的超分子結(jié)構(gòu)任務(wù)很艱巨，但事實(shí)證明這樣的付出是非常值得的。得到了大型的超分子材料僅僅是這但事實(shí)證明這樣的付出是非常值得的。得到了大型的超分子材

19、料僅僅是這項(xiàng)研究的一部分，更為重要的是它證明了可以通過(guò)材料設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能基團(tuán)項(xiàng)研究的一部分，更為重要的是它證明了可以通過(guò)材料設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能基團(tuán)的有序組裝和電荷轉(zhuǎn)移與能量轉(zhuǎn)移的調(diào)控。的有序組裝和電荷轉(zhuǎn)移與能量轉(zhuǎn)移的調(diào)控。 結(jié)構(gòu)參量的控制結(jié)構(gòu)參量的控制 2RuN NNNNNOsNNNNNNNNNRuNNNNNNNNNRuNNNNNNOsRuNNNNNNOsNNNNNNNNNRuNNNNNNNNNRuNNNNNNOsTiO2TBA+ or -Vappl.Li+ or +Vappl*TiO2TiO2RuN NNNNN-COOH2,2-聯(lián)吡啶 (V)-101cbhoppingTiO2DyeHTMAuhD+/

20、D*D+/DNNNNMeOMeOOMeMeOOMeOMeOMeOMeTADMeOBach,U., Lupo,D., Comte,P., et al., Nature, 395, 583, 1998 結(jié)構(gòu)參量的控制結(jié)構(gòu)參量的控制 330%的內(nèi)量子效率和348mV的開(kāi)路電壓“比期望值低得多。這意味著（光生載流子的）復(fù)合帶來(lái)效率的損失，可能需要對(duì)傳輸材料進(jìn)行部分摻雜來(lái)改進(jìn)傳輸效率。要想獲得高效率的有機(jī)染料敏化的固體光電池，提高傳輸效率可能是最難克服的障礙。-C.Sinke and M.Wienk 結(jié)構(gòu)參量的控制結(jié)構(gòu)參量的控制 3結(jié)構(gòu)參量的控制結(jié)構(gòu)參量的控制 4Osterbacka,R., An,C.

21、P., Jiang,X.M., Vardeny,C.Z.V., Science, 287, 839, 2000 美國(guó)猶他大學(xué)物理系美國(guó)猶他大學(xué)物理系VardenyVardeny領(lǐng)導(dǎo)的小組進(jìn)行了更深入的研究，領(lǐng)導(dǎo)的小組進(jìn)行了更深入的研究，他們采用多種譜學(xué)手段研究等規(guī)聚噻吩和無(wú)規(guī)聚噻吩薄膜中電子激發(fā)他們采用多種譜學(xué)手段研究等規(guī)聚噻吩和無(wú)規(guī)聚噻吩薄膜中電子激發(fā)態(tài)的特征，發(fā)現(xiàn)在形成二維層狀聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的等規(guī)聚噻吩薄膜中聚合態(tài)的特征，發(fā)現(xiàn)在形成二維層狀聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的等規(guī)聚噻吩薄膜中聚合物鏈上傳統(tǒng)的一維電性能受到增強(qiáng)的鏈間耦合作用的強(qiáng)烈影響。光生物鏈上傳統(tǒng)的一維電性能受到增強(qiáng)的鏈間耦合作用的強(qiáng)烈影響。光生荷電

22、激發(fā)態(tài)（極化子）表現(xiàn)出顯著的二維離域性質(zhì)，從而導(dǎo)致一系列荷電激發(fā)態(tài)（極化子）表現(xiàn)出顯著的二維離域性質(zhì)，從而導(dǎo)致一系列新現(xiàn)象，如相對(duì)減小的極化能、能隙間存在多重吸收帶等。新現(xiàn)象，如相對(duì)減小的極化能、能隙間存在多重吸收帶等。 劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室R.H.Friend領(lǐng)導(dǎo)的小組在研究具有確定領(lǐng)導(dǎo)的小組在研究具有確定結(jié)構(gòu)的齊聚噻吩衍生物的光電性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)了不同分子排列方式的齊結(jié)構(gòu)的齊聚噻吩衍生物的光電性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)了不同分子排列方式的齊聚噻吩衍生物薄膜具有非常顯著的各向異性傳輸行為，空穴的跳躍聚噻吩衍生物薄膜具有非常顯著的各向異性傳輸行為，空穴的跳躍（hopping）傳輸極大地依

23、賴于分子間的）傳輸極大地依賴于分子間的-相互作用。相互作用。 Sirringerhaus,H., Friend R.H., et al., Nature, 401, 685, 1999 hhElectric FieldPentaceneITOBack Contact Mg/AlI2Front Contact Ag高質(zhì)量并五苯單晶薄膜可見(jiàn)光 I = 20mW/cm2開(kāi)路電壓 = 970mV短路電流=4.5mA/cm-2能量轉(zhuǎn)換效率=2.4%Schn,J.H., Kloc,Ch., Bucher,E., Batlogg,B., Nature, 403, 408, 2000 結(jié)構(gòu)參量的控制結(jié)構(gòu)參量的

24、控制 5單色光單色光:490 nm; 外量子效率外量子效率 34 %Schmidt-Mende L., Fechtenkotter A., Mllen K., Moons E., Friend R.H., MacKenzie J.D.，Science， 2001結(jié)構(gòu)參量的控制結(jié)構(gòu)參量的控制 6自組裝盤(pán)狀液晶自組裝盤(pán)狀液晶共軛聚合物共軛聚合物/無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米晶體復(fù)合光電池?zé)o機(jī)半導(dǎo)體納米晶體復(fù)合光電池Hybrid Nanorod-Polymer Solar Cells納米棒納米棒-聚合物雜化太陽(yáng)能電池聚合物雜化太陽(yáng)能電池Wendy U. Huynh, Janke J. Dittmer, A. Pa

25、ul Alivisatos*Department of Chemistry, University of California, Berkeley and Materials Science Division,我們證明用半導(dǎo)體納米棒與聚合物一起可以制備工藝簡(jiǎn)單而效率高我們證明用半導(dǎo)體納米棒與聚合物一起可以制備工藝簡(jiǎn)單而效率高的雜化太陽(yáng)能電池。通過(guò)控制納米棒的長(zhǎng)度，我們能夠改變電子直的雜化太陽(yáng)能電池。通過(guò)控制納米棒的長(zhǎng)度，我們能夠改變電子直接貫穿薄膜器件傳輸所依賴的距離。通過(guò)變換納米棒的半徑可以調(diào)接貫穿薄膜器件傳輸所依賴的距離。通過(guò)變換納米棒的半徑可以調(diào)節(jié)帶隙，這使我們能夠優(yōu)化電池的吸收光譜和太

26、陽(yáng)發(fā)射光譜之間的節(jié)帶隙，這使我們能夠優(yōu)化電池的吸收光譜和太陽(yáng)發(fā)射光譜之間的重疊。由重疊。由7nm16nm的的CdSe納米棒和共軛聚合物聚（納米棒和共軛聚合物聚（3-己基噻吩）己基噻吩）組成的光伏器件在溶液中組裝而成，得到的光伏器件的外量子效率組成的光伏器件在溶液中組裝而成，得到的光伏器件的外量子效率超過(guò)超過(guò)54%，在，在0.1mW/cm2的光照、的光照、515nm波長(zhǎng)下的單色光功率轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)下的單色光功率轉(zhuǎn)換效率為效率為6.9%。在。在Air Mass (A.M.) 1.5 Global陽(yáng)光下，我們得到一個(gè)陽(yáng)光下，我們得到一個(gè)1.7%的功率轉(zhuǎn)換效率。的功率轉(zhuǎn)換效率。 Fig. 1. (A) P3

27、HT結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu).(B) CdSe納米棒和納米棒和P3HT的能級(jí)圖的能級(jí)圖. (C) 器件結(jié)構(gòu)器件結(jié)構(gòu).含含200nm厚厚 P3HT/CdSe納米棒復(fù)合材料納米棒復(fù)合材料薄膜薄膜(pyridine/chloroform混合溶劑混合溶劑). Fig. 2. Cadmium selenide nanocrystals with aspect ratios ranging from 1 to 10. The samples, shown by transmission electron micrographs ( TEMs) at the same scale, have dimensions (A)

28、7 nm by 7 nm, (B) 7 nm by 30 nm, and (C) 7 nm by 60 nm.Fig. 3. P3HT中含20wt%(A)7nm7nm, (B)7nm60nmCdSe 納米棒的復(fù)合材料的TEM圖. (C) P3HT中含60wt % 10nm10nm CdSe納米棒的薄膜橫截面的TEM像, (D)40 wt % 7nm60nm CdSe 納米棒部分取向薄膜的橫截面的TEM像.7nm*7nm 7nm*30nm 7nm*60nm 外量子效率I-V特性曲線515 nm A.M.1.5 Global 7nm*60nm 7nm*60nm 7nm*60nm 3nm*60nm 光電流作用譜I-V特性曲線以研究電荷傳輸對(duì)納米棒長(zhǎng)度的依賴性為契機(jī)，我們能夠獲得對(duì)納米以研究電荷傳輸對(duì)納米棒長(zhǎng)度的依賴性為契機(jī)，我們能夠獲得對(duì)納米棒棒-聚合物器件高效率的原因的理解。假設(shè)在一系列器件中其它量：聚合物器件高效率的原因的理解。假設(shè)在一系列器件中其它量：（1）入射光強(qiáng)度、（）入射光強(qiáng)度、（2）光吸收分?jǐn)?shù)、（）光吸收分?jǐn)?shù)、（3）電極的電荷收集