Журнал физической химии и биофизики
Открытый доступ

Абстрактный

Применение сопряженных органических полимеров для фотоэлектрических систем: обзор

Цегайе Тадессе

Фотоэлектрический эффект — это возникновение напряжения между электродами, прикрепленными к твердой или жидкой системе, при освещении этой системы светом. Сопряженный полимер — это молекулярная сущность, структура которой представлена ​​в виде системы чередующихся одинарных и двойных связей, которые обуславливают их полупроводниковые свойства. Сопряженные полимеры используются для фотоэлектрических устройств, поскольку они внутренне стабильны при фотовозбуждении видимым светом, имеют высокое сечение поглощения для сбора фотонов, настраиваемую ширину запрещенной зоны во всем видимом спектральном диапазоне и высокий выход генерации заряда при смешивании с материалами-акцепторами электронов. Важными физическими процессами в процессе преобразования энергии, которые происходят в полимерах для фотоэлектрических ячеек, являются: Поглощение фотона света фотоактивным материалом и генерация экситонов, диффузия экситонов в сопряженных полимерах, диссоциация носителей заряда (электронно-дырочная пара) на интерфейсе донор-акцептор в свободные носители, транспорт свободных носителей к электродам и извлечение носителей заряда на соответствующих интерфейсах электродов. Эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую солнечным элементом зависит от ширины запрещенной зоны поглощающего свет полупроводника. Ширина запрещенной зоны (Eg) — это разница в энергии между HOMO и LUMO, а значит, и максимальное количество энергии, необходимое для возбуждения, или разница в энергии между краями зоны проводимости и валентной зоны. Эффективность преобразования энергии является функцией ширины запрещенной зоны. Для архитектур устройств на основе сопряженных полимеров фотоэлектрических элементов существует три типа: однослойный фотоэлектрический элемент, двухслойный гетеропереходный фотоэлектрический элемент и объемный гетеропереходный фотоэлектрический элемент.