關于有機太陽能電池材料的研究

付煒謙

摘 要：近些年來，能源資源日漸緊缺，人們的節能環保意識逐漸蘇醒。以期通過先進的科學技術實現對新型能源資源有效應用。而有機太陽能電池材料作為一種新型能源，通過合理應用，有利于節約和保護能源資源。基于此，本文將重點針對有機太陽能電池材料展開分析和研究。

關鍵詞：有機；太陽能；電池材料；研究進展

前言：伴隨著經濟的發展與人口數量的不斷增多，對于能源資源的需求量不斷激增。目前，很多能源資源已經面臨枯竭的現狀。可再生資源的開發與利用符合可持續發展理念，已成為未來發展的一大趨勢。作為其中較為典型的有機太陽能電池材料，針對其展開研究具有十分重要的現實意義。

一、 有機太陽能電池材料——有機小分子電池材料

針對有機太陽能電池材料的研究，其中一個有效途徑就是基于有機小分子展開探索。以有機小分子為對象，對其分子結構式展開細致分析，經過一系列的組織和制造過程，從而創建全新的結構類型。經過重組后的分子結構能夠顯著提升太陽電池的效能，以此來滿足人們對太陽能電池不斷增加的使用要求。在實際生活中，有機小分子電池材料得到了廣泛的應用，例如菁、酞菁、亞酞菁、

艸北、并五苯、卟啉及C60等均是較為常見的有機小分子電池材料。其原理為在小分子共同作用下形成電流，為太陽能電池的實際應用提供保障。

二、 有機太陽能電池材料——有機大分子電池材料

從工作原理的角度來講，有機大分子電池材料與有機小分子有所不同。隨著科學技術的不斷進步，針對有機大分子材料的研究也在不斷深入。近些年來，該研究領域所取得的研究成果主要包括：富勒烯衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚芴及其衍生物、含氮共軛聚合物、聚對亞苯基亞乙烯及其衍生物。在上述各類有機大分子電池材料中，從電池能源供給效果來看，富勒烯衍生物有著極大優勢和顯著成效。其應用原理為：針對富勒烯衍生物開展反應作用試驗，從而研制出新型的能源材料。此種材料在實際應用過程中，基于功能層面進行不斷改進與優化。充分發揮大分子工作原理的效用，確保將光能與電能進行良性轉化，以此來形成溶解性能良好的物質，這樣一來太陽能電池的工作就會有充足原動力的支持。

三、 有機太陽能電池材料——D—A體系

混合異質結薄膜其結構形式為互滲雙連續網絡結構，從微觀角度來看，該結構是無序的。也就是說網絡結構還不夠完善，仍存在諸多缺陷和不足之處，影響了結構中電荷的分離與傳輸動作，這在很大程度上影響電荷分離與傳輸。為了解決上述問題，研究人員通過加大研究力度，以共價鍵的形式實現給體與受體的連接，獲取到處于微相分離狀態的網絡結構，從而形成了新型有機太陽能電池材料——D—A體系材料。而D—A材料能夠有效彌補上面所說的混合異質結薄膜在網絡結構上存在的大量缺陷。在器件中應用D—A體系材料，對于促進器件效率的提升有著積極的推動作用。以往混合材料會影響到傳輸電能的結構，借助D—A體系材料能夠改善這一情況，在最大限度上降低在電量方面的損失。顯著提升太陽能電池使用性能及工作效率。因此，有關D—A體系電池材料方面的內容也是當前研究的重點之一。

四、 有機太陽能電池材料——有機無機雜化體系

以往的導電及傳輸等工作過程中，需就電能與光能根據實際情況進行差異性的調節與優化，從而防止轉換流程受阻或是異動情況的發生。充分發揮有機、無機材料的復合功能實現對光能和電能的優質轉化。這樣一來太陽能電池就可以進行高速傳導。此外，對于收集光能材質來說，能夠顯著提升其功能性，從而確保電能的供應能夠保質保量。針對有機太陽能電池材料這一領域的研究，之所以能夠取得顯著成效，與眾多科研工作者的辛勤付出、刻苦鉆研分不開。通過全面、細致、嚴謹的研究過程，有效推動了無機材料與有機材料間的合理轉化，這對于提升量子、分子等材料的質量發揮了重要作用。

五、 有機太陽能電池材料——綜合分析

在學習了上面四種有機太陽能電池材料后，對于新型資源能源有了初步的了解。為了進一步加深對該部分知識的掌握程度，將針對這四種材料展開綜合分析。其中有機小分子電池材料其優勢在于質量小、合成與表征簡潔且化學結構修飾簡易。不足之處在于很大一部分有機材料，將其置于有機溶劑中，溶解效果差。采用有機小分子材料進行器件的制作，必須通過真空蒸鍍實現，在成本投入上較高；而有機大分子電池材料，具備原料獲取便捷、加工效果好、能夠改進和優化分子結構等優點。不足之處在于大分子材料多數沒有固定形態，分子遷移難度較高，影響了光電轉化效率的提升；D—A體系材料優勢在于能夠有效獲取互滲雙連續結構，從而實現激子的解離。缺陷為想要合成或是分離D—A體系材料則有較高難度；有機無機雜化體系綜合了有機與無機材料的優勢，具備較高的光吸收系數與載流子遷移率。因此，針對有機無機雜化體系研究引起了該領域的廣泛重視。隨著科學技術的進步，將不斷完善和優化有機太陽能電池材料性能。

總結：有機太陽能電池材料的研究和應用，旨在替代原有的鎳電池。我國針對此方面的研究歷經較長時期，并且取得了一定成效。在高中階段通過對有機太陽能電池材料這部分知識的學習，對有機小分子與有機大分子材料、DNA體系以及有機無機雜化體系有了進一步的了解和認識。

[參考文獻]

[1]李昂.有機太陽能電池材料研究新進展[J].電子世界，2018（06）：172-173.

[2]許紅波.有機太陽能電池材料研究新進展[J].科技創新與應用，2016（09）：86.

（作者單位：湖南省婁底市第二中學，湖南 婁底 417000）