高效穩(wěn)定聚合物太陽電池的研究.pdf

1、聚合物太陽電池因其可以通過溶液加工、綠色環(huán)保、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，近些年來引起了國內(nèi)外研究者們極大的興趣。通過各方面的研究探索，在新型給受體材料的合成、不同結(jié)構(gòu)器件的設(shè)計(jì)、界面修飾、活性層優(yōu)化方面都取得了長足的進(jìn)展。盡管已經(jīng)取得了這些可觀的進(jìn)展，但是聚合物太陽電池的活性層不能充分吸收入射光、材料載流子遷移率低且易復(fù)合、電池穩(wěn)定性差等方面還制約著有機(jī)聚合物太陽電池向商業(yè)化進(jìn)一步發(fā)展。本論文著重從提高活性層吸光性，進(jìn)而提高有機(jī)聚合物太陽電池的

2、能量轉(zhuǎn)換效率入手，在器件陽極修飾層中摻雜正十面體金屬納米顆粒;其次，為了提高器件的穩(wěn)定性，制備金屬螯合物陰極修飾層的反向結(jié)構(gòu)聚合物太陽電池。
　　1:正十面體金納米顆粒摻入陽極修飾層poly(3，4-ethylenedioxythiophene)∶poly(4-styrenesulfonate)(PEDOT∶PSS)中，成功制備了基于P3HT∶PC60BM和PBDT-TS1∶PC70BM高效等離激元有機(jī)聚合物太陽電池。電池在較寬波

3、段范圍內(nèi)光吸收得到了顯著的提高，從而使得聚合物太陽電池的光電流也極大增加。通過優(yōu)化基于P3HT∶PC60BM體系的聚合物電池效率達(dá)到了4.11％，較參比器件提高了15％;基于PBDT-TS1∶PC70BM體系的聚合物電池效率達(dá)到了10.29％，較參比器件提高了28％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果無論是窄帶隙還是寬帶系有機(jī)物聚合物電池，摻雜了正十面體金納米顆粒能夠使器件性能的到提高。
　　2:采用一種可溶液加工的醇溶性乙酰丙酮鋯(zirconium a

4、cetylacetonate)作為反向器件的陰極修飾層，在室溫下將一定濃度的乙酰丙酮鋯乙醇溶液直接旋涂在ITO電極，不需要進(jìn)一步的（高溫）退火等后續(xù)處理。乙酰丙酮鋯作為電子傳輸層非常薄且吸收極少光，有利于光低損失的到達(dá)活性層。研究表明，將乙酰丙酮鋯運(yùn)用到基于PBDT-TS1∶PC70BM吸光層的反向結(jié)構(gòu)的2器件中，器件的效率達(dá)到了8.71％，優(yōu)于同種活性層下的正向器件。陰極修飾層乙酰丙酮鋯和陽極修飾層MoO3不易被水分腐蝕和氧氣氧化，故