NIST科學(xué)家揭示有機(jī)光伏的特性

:光伏器件也稱為太陽能電池，其在光照下產(chǎn)生電能，它已經(jīng)成為快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。最常見的形式是采用硅晶材料制成的硬質(zhì)膜，但最近有機(jī)光伏器件引起了人們極大的興趣，這種器件是用嵌入在兩個金屬電極間的廉價的有機(jī)半導(dǎo)體材料制成。制成的有機(jī)光伏器件呈柔性且便于攜帶。想象一下，一個支起來的帳篷可以用作一個大的太陽能電池，給便攜電子設(shè)備充電，同時可為接下來的夜晚宿營提供照明。

（來源：微信公眾號“計量國際與翻譯” ID：gh_7d7d13b4b2d5）

然而，現(xiàn)階段與商用太陽能電池相比，有機(jī)光伏器件效率低導(dǎo)致應(yīng)用受阻，其中一個原因是量化其電學(xué)特性仍然很困難。因此，亟需分析器件性能的預(yù)測模型和定量指標(biāo)。

由NIST半導(dǎo)體和幾何量處的David Gundlach、Curt Richter帶領(lǐng)的NIST物理測量實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家們，和來自賓夕法尼亞州立大學(xué)的客座研究員James Basham一道，已經(jīng)開發(fā)出一種方法能夠預(yù)測光伏器件的電流密度-電壓曲線。

這種新方法使用一種常見的測量技術(shù)——阻抗光譜法，對于制造商成本低廉且易于操作，可以廣泛采用，還容易實(shí)行。該測量可重復(fù)，非損壞性，能快速測量（測量每件次約為15 min)，這歸功于巴沙姆（Basham)建立的嚴(yán)格的分析方法和理論，提供了器件的電流-電壓特性的綜合性理解，這些特性在之前對于本領(lǐng)域的研究人員深奧難懂。最后，該技術(shù)使得器件在真實(shí)的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。

這一新技術(shù)的成就是在偏置極端之間的整個電壓范圍內(nèi)可以精確地復(fù)現(xiàn)器件的電流密度-電壓曲線。這可以讓研究人員找出器件中哪里存在問題，同時可以作為在器件中修理什么組件的藍(lán)圖。

由于決定有機(jī)光伏的物理過程和其他有機(jī)半導(dǎo)體（如電子顯示中廣泛使用的有機(jī)發(fā)光二極管）很相似，這一技術(shù)可直接應(yīng)用于未來其他工業(yè)。

這個100 nm厚的器件有三層結(jié)構(gòu)，頂部的半透明電極、有機(jī)光伏層、放在1英寸的玻璃基板上的底部電極。

原文刊載于《工業(yè)計量》2016年第2期

作者簡介：楚珺堯， 中國科學(xué)院理學(xué)博士，先后在中國計量研究院從事國際法制計量、外文信息及國際動態(tài)的工作，在《中國計量》、《工業(yè)計量》、《資源與生態(tài)》英文版、《物理》等刊物，發(fā)表國際前沿動態(tài)領(lǐng)域 ：未來20年測量科學(xué)的趨勢、測量與測量標(biāo)準(zhǔn)、計量科學(xué)在生態(tài)監(jiān)測中應(yīng)用等文章、譯文共30余篇。

原標(biāo)題:NIST科學(xué)家揭示有機(jī)光伏的特性