主题：【原创】有机太阳能电池技术简介 -- fullerene

为了方便下文的讨论，这一节我来介绍一下太阳能电池的性能参数和表征方法。这些参数和方法不限于有机太阳能电池，对于无机太阳能电池的表征大体亦是如此。

先来看IV曲线（图1甲)，这是表征太阳能电池性能的最基本方式。在光照下，对太阳能电池施加外电压，由负向正扫描，同时测量电流密度。当外电压扫描到零电位时，测得的电流即为短路电流（Jsc）；当外电压与电池输出的光电压相等时两者相互抵消，电流为零------自然此时的外电压数值就等于电池的开路电压（Voc）。将施加的电压与测得的电流相乘，即得到电池在该电压下的输出功率P=IV。

这个输出功率会有一个极大值，这就是这个太阳能电池的最大输出功率，记作

外链图片需谨慎，可能会被源头改

。

如图1甲所示，在最高输出功率时，I_{max}、V_{max}、零点和最大输出功率点所围成的矩形面积，与IV曲线和坐标轴所围成的面积之比，就是所谓“填充因子（Fill Factor）”，用公式表达即

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光照的强度P_{in}可以通过照度计测量；在标准条件下，光照强度为100mW/cm^2。

将最高输出功率除以光照强度，即得到太阳能电池的光电转化效率。

所以衡量太阳能电池性能的四个主要参数即短路电池、开路电压、填充因子和光电转化效率，前三个参数决定了最后一个参数的数值。

另一条重要的曲线是太阳能电池的入射光子转化效率曲线，亦称“外量子转化效率”（图1乙）。通过改变入射光的波长，测量每一个波长下的短路电流，即得到IPCE曲线。

它的计算方式如下：

IPCE=(1240* Jsc)(\lambda* P_{in})

IPCE曲线表现了有机太阳能电池对不同波长光子的响应，即哪些波长的光可以被以多高的效率被转化成电。IPCE可以反映材料的吸光能力，并可提供关于吸溜层是否厚度合适之类的信息。

图1 太阳能电池的IV（甲）和IPCE（乙）曲线