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太阳能电池是太阳能利用的最为重要的手段之一,有机太阳能电池是目前该领域的研究热点。相比无机太阳能电池有机太阳能电池存在很多优点:易加工、制作温度很低、可实现柔性器件大面积制作等。人们已经在实验上做了大量的研究改进,然而理论研究却不足,这很大程度上制约了有机太阳能电池性能的进一步提高。 论文介绍了一种可以直观展现出聚合物体异质结太阳能电池的伏安特性的数值模型,该模型是由双分子复合以及温度和电场效应下自由载流子产生的机制。这个在聚合物材料中的得到了很好的体现,该材料中空间电荷效应只起到微弱的作用,从而在模型中形成相对恒定的电场。此外,在短路条件下只有7%的自由载流子由于双分子复合而消失。该模型证明在PPV/PCBM太阳能电池中随着空穴迁移率的增加和减少受体0.5电子伏特将得到5.5%最高转换效率。 论文以频域有限差分法(FDFD)为基础,基于MATLAB软件对有机太阳能电池进行数值模拟的,主要的研究内容有: 1、给出了一维有机太阳能电池的物理模型,推导了半导体的三大基本方程(泊松,连续性方程,漂移扩散方程),通过解半导体的方程,用频域有限差分法在MATLAB软件中实现了具体的数值模拟。 2、将数值模拟结果与实验结果对比,分析数据找出影响有机太阳能电池光电转换效率的原因,并提出如何提高光电转换效率的方法。 3、以研究一维有机太阳能电池为基础拓展到二维下的数值模拟,展开连续性方程数值模拟得出了计算结果,分析了电子空穴的浓度变化,产生和复合的变化特性。