无机材料在有机太阳能电池中的应用探索
顾长奇
摘要：伴随着社会经济的不断发展，各类能源的开采力度逐步增加，能源短缺显现加剧，同时对生态环境也造成了一定影响。现下，我国在环境问题方面所承受的压力越来越大，新型清洁能源的科學开发及合理运用成为人们关注的焦点，尤其是在太阳能电池研究上取得了不小的进展，要想进一步提升太阳能电池光电转换的效率，应该将无机材料运用于太阳能电池当中，与有机材料更好的融合，充分发挥其实际价值。
关键词：无机材料;有机太阳能电池;应用
中图分类号：G4 文献标识码：A
引言
就当前情况而言，我国化石能源逐步衰竭，并且该能源在使用过程中对环境造成严重影响，新型清洁能源慢慢进入人们视野，尤其是太阳能电池广泛运用于人们生产和生活当中。众所周知，太阳能电池主要有三部分组合而成，分别为正负电极以及光活性层，选用适当缓冲层制作出光电转换效率更好的太阳能电池。现阶段，我国常见的缓冲层材料为有机半导体以及无机半导体，其中有机缓冲层材料类型繁多，具备一定的可控性，并且真空镀膜便利，然而成本较高，而无机缓冲层材料价格经济且性能较高。
1.无机材料在活性层中的应用
1.1铬化合物
铬化合物电是采取无机受体的方式运用于有机太阳能上，并且其主要作用就是大大提升太阳能电池的电子传输效率，例如，球形铬化合物，在其表面具备绝缘层，而绝缘层可对电池电荷的传输产生一定约束作用，将球形铬化合物运用到太阳能电池器件当中，增强电池的电子传输效率，再比如将CdS无机材料作为受体的时候，可显著提升电池收集和分离电荷的效率。
1.2能级较低的纳米粒子
要想真正提高有机太阳能电池光电转换效率，必须要将带隙窄且波长的无机受体与有机受体进行结合，Gui等人制作出的器件，其吸收不仅在可见光区域内，同时可在近红外区域内，然而经过Tan对其改造后，促使活性区电流载体的复合数量明显降低，同时确保光吸收层的效果[1]。
1.3硅
纳米硅无毒并且也是以受体的方式运用于有机太阳能电池器件当中，无论是光吸收率还是电子迁移率均相对较高，另外，运用酸切割线条制作出来的硅纳米线阵列可在很大程度上提高太阳能电池可见光及近红外的吸收能力，使电池器件的迁移率逐步加强。然而硅作为受体与电池中其他器件串联起来的时候不仅可以进一步扩大电场，同时还能降低电子和空穴转移的难度，有效处理电池的传输问题。
1.4金属氧化物
通常情况下，有机太阳能电池中的金属氧化物主要有两种，氧化锌及氧化钛，二者都属于无机材料并且在有机太阳电池中产生了不可比拟的作用。其中氧化锌属于N型半导体无机材料的一种，具备良好的电子传输特点，相比于其他金属氧化物其数量级更高，为此运用于有机太阳能电池中可以更好的发挥自己的特点和优势，然而氧化锌是一般双刃剑，有利必有弊，该无机材料在运用时化学稳定性较差，尤其是在运用到有机太阳能电池这种酸碱环境中的时候，稳定性持续时间都比较短，极易被溶解，尽管如此，还是一种极具潜力的无机受体材料。氧化钛属于一种有序的纳米粒子，并且化学稳定性较高，有着良好的透光性，其主要分为金红石、板钛矿以及锐钛矿三种晶型，金红石晶型的氧化钛热力学稳定性是最该的，并且光散射性强，而锐钛矿晶型的氧化钛其带隙款，拥有极高的导带能级，再加上其电子迁移率高已经普遍运用于有机太阳能电池中[2]。
2.无机材料在阴极缓冲层的应用
众所周知，有机太阳能电池自身稳定性较差，为了加强其稳定性，可将无机材料作为阴极缓冲层运用其中，无机材料作为阴极缓冲层放置于电池阴极以及有机层之间，这种情况下，不仅是充当电极的无机材料，还是有机材料的接触层稳定性大大提升，在将太阳能转换为电能是，有效降低该过程中的物体对电流的阻碍作用，同时对有机层产生一定保护作用，延长电池的使用周期。经常运用于预计太阳能电池中的阴极缓冲材料有氧化锰、氧化钛以及氟化锂三种，其中氧化锰在太阳能电池阴极中发挥修饰和保护作用，而氧化钛可以集中空穴流往阴极结构不断移动，对有机层次形成保护，与此同时还完成了电子收集和传输的工作。氟化锂作为阴极的修饰材料，对阴极层产生了保护作用，但是在运用于有机太阳能电池中的时候应该科学设置材料，确保其厚度满足相关要求，进而达到阻止和中断阴极的作用，保护其结构。
3.无机材料在阳极缓冲层的应用
在有机太阳能电池的阳极缓冲等中使用无机材料对阳极厚度及太阳能均产生了重要影响，并且常用于阳极缓冲层的无机材料主要包括三氧化钨、三氧化钼以及氧化镍，其中三氧化钨可大大减少电池中电流载体的复合率，而将三氧化钼运用于电池红外区域的时候，在人提高光能吸收效果的同时，更好的将太阳能转化为电能;氧化镍对电池活性层产生了重要的调节作用，促使阳极结构更好的接受空穴流，进一步提升太阳能电池的工作效率。
结束语
无机材料在有机太阳能电池中发挥了重要作用，无机材料种类不同其产生的作用也就存在一定差异，通过深入探究才能了解不同无机材料的特点，合理运用电池中适当的地方，大大提升太阳能转化光能的效率，提高电池稳定性，所以应该加大无机材料的研究，将其优势全部开发出来，利用有机太阳能电池推动社会发展。
参考文献
[1]李悦，马迪，李国伟，刘学斌，郑浩铤.有机太阳能电池活性层材料的研究进展[J].高分子通报，2020（12）：51-57.
[2]张平，肖夏.无机材料在有机太阳能电池中的应用探索[J].冶金与材料，2019，39（02）：158-159.
