聚合物太陽能電池中電子緩沖層的優(yōu)化.pdf

1、近十年里，聚合物異質結太陽能電池由于其輕質、成本低、柔性好、可卷對卷工業(yè)生產使其成為非常有前景的材料。其中，聚三己基噻吩(P3HT)和(6，6)-苯基-C61丁酸甲酯(PCBM)共混是聚合物太陽能電池的最常用的活性層物質，器件最高效率可達5％。然而聚合物太陽能電池與無機太陽能電池相比其光電轉換效率還很低，因此需要從結構、材料和工藝等方面優(yōu)化聚合物太陽能電池。
　　 對于聚合物太陽能電池來說電極與活性層界面之間影響著電極收集能力，

2、優(yōu)化金屬和有機物之間界面對于提高聚合物太陽能電池性能至關重要。因此，多種界面緩沖層用以提高器件性能，其中LiF和ZnO分別是正向傳統(tǒng)器件和反向結構器件中最常用的緩沖層。
　　 對于正向器件來說退火能夠提高活性層結晶性，而對于具有LiF緩沖層的正向器件來說Li/Al退火會降低器件的效率，這增加了器件優(yōu)化的難度。此外，由于ZnO的電導率相對較低，納米粒子在溶液中很難穩(wěn)定并且很難保持每次制備的一致性，因此不僅限制了反向太陽能電池的的光

3、電轉換效率，也增加了大規(guī)模工業(yè)生產的難度。本文制備了以P3HT和PCBM共混為活性層的聚合物太陽能電池并且討論和解決了上述問題。
　　 首先，本文表述了不同的退火工藝會嚴重影響Al電極和活性層之間界面的形貌和性質，并且解釋了前退火提高LiF/Al雙電極聚合物太陽能電池性能的原因。研究結果表明，LiF/Al雙電極前退火器件和后退火器件在LiF/Al界面上出現(xiàn)了納米級的界面形貌和行為差異。同時，后退火會導致LiF擴散進入活性層。因此

4、后退火使LiF喪失了偶極層、隧道注入、阻擋空穴電子復合等性能。除此之外，本文還發(fā)現(xiàn)LiF擴散進入活性層破壞了LiF周圍P3HT的結晶性并且影響了其形貌。
　　 其次，本文闡述了一種簡單的制備Al摻雜ZnO溶液法來作為緩沖層，先將前驅體旋涂在襯底上，再低溫退火來形成緩沖層薄膜，這種方法能保持每次制備的一致性和避免ZnO納米顆粒在溶液中團聚。通過這種方法制備的器件能夠提高器件的光電轉換效率，特別是提高器件的短路電流。實驗發(fā)現(xiàn)當Al摻