發(fā)布時(shí)間：2022-01-16 11:19

　　過去的幾十年里,環(huán)境和能源問題給人類長久生存制造了很大的困難。作為宇宙中最大的能量來源,太陽能必須要被充分利用以幫助人類在不久的將來實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展�；跓o機(jī)硅材料的光伏器件在理論和實(shí)踐上都已經(jīng)得到了很好的發(fā)展,其單結(jié)器件的功率轉(zhuǎn)換效率超過了20%。然而,硅工業(yè)最大的問題是空氣污染和高額的制造成本,而且很難被輕易的緩解,這也是需要開發(fā)新的光伏技術(shù)的很重要的原因。作為一種新穎的材料,在過去的二十年間,有機(jī)光伏吸引了廣泛的關(guān)注�；谟袡C(jī)材料的光伏器件有著諸多優(yōu)點(diǎn),例如,柔性,低成本,輕便以及大規(guī)模制備的可行性。最近,伴隨著新型非富勒烯受體的井噴式發(fā)展,有機(jī)光伏的器件效率已經(jīng)被提高到了接近15%,鋪平了未來大規(guī)模生產(chǎn)的道路。與此同時(shí),物理學(xué)家們也在緊跟著步伐,不斷地進(jìn)行著理論的創(chuàng)新和研發(fā)。這篇博士論文將主要圍繞著理論模型,同時(shí)根據(jù)觀測到的宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來給出器件物理層面的理解和解釋。在理論背景部分,我們首先給出了關(guān)于太陽電池最為基礎(chǔ)理論的詳細(xì)的描述和推導(dǎo),這樣為我們之后拓展到有機(jī)光伏打下很好的基礎(chǔ)。黑體輻射和細(xì)致平衡理論將會被首先提到,作為有機(jī)器件的參考,經(jīng)典的p-n型光伏器件的基本理論也會被... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：349 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

(a)不同區(qū)域的人口增長；(b)由生產(chǎn)力和人口帶來的真實(shí)人口增長；(c)不同區(qū)域的真實(shí)[1]

2(a) GDP增長和一次能源消耗； (b) 不同區(qū)域能源消耗的增長。*可再生能源包括風(fēng)，地?zé)崮�，生物能，以及生物燃料。�?shù)據(jù)來自 BP[1]。e 1-2 (a) Growth of GDP and primary energy consumptions; (b) Development ofmption in different regions. *Renewables includes wind, solar, geothermal, biomass, and bfrom BP.可再生能源和光伏圖 1-3（a）顯示了不同類型的燃料能源消耗的增長曲線。我可以看到，

第一章 緒論instein 的出現(xiàn)，光的本質(zhì)才被正確的解釋：光所攜帶的能量會隨著光的波長而改變長越短，能量越高[5]。然而在二十世紀(jì)的前五十年，這項(xiàng)質(zhì)的突破并沒有促使科學(xué)實(shí)現(xiàn)高效的器件。直到在二十世紀(jì)五十年代，PN 結(jié)的發(fā)現(xiàn)才大大地提高了太陽電效率。在 1954 年，Bell 實(shí)驗(yàn)室的 Chapin, Fuller 和 Pearson 報(bào)導(dǎo)了有史以來的第一于硅的太陽電池，并且效率達(dá)到了 6%[6]。七十年代的時(shí)候，能源需求增加的非常得人們對光伏的興趣大大的增加。之后到了九十年代，光伏生產(chǎn)也得到了飛速的。目前，基于硅太陽電池的器件效率已經(jīng)超過了 20%，并且在全世界范圍內(nèi)都得廣泛的使用。(a) (b)


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