溶液加工的界面層在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著化石能源的不斷消耗，能源問(wèn)題已經(jīng)成為世界各國(guó)十分關(guān)注的重大戰(zhàn)略問(wèn)題。清潔、可持續(xù)發(fā)展的太陽(yáng)能是人類(lèi)理想的未來(lái)新能源。因此，可直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的光伏技術(shù)成為人們研究的熱點(diǎn)。目前商業(yè)化生產(chǎn)的光伏器件主要基于無(wú)機(jī)半導(dǎo)體硅。但是，硅基器件對(duì)材料的質(zhì)量要求苛刻，其制備過(guò)程和工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程還需要消耗大量的能源，因此價(jià)格比較高，導(dǎo)致其大面積的應(yīng)用受到了限制。近年來(lái)，基于有機(jī)聚合物和小分子的光伏技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注。有機(jī)光

2、伏器件可通過(guò)溶液法加工制備，成本低、質(zhì)輕、柔性、并且能通過(guò)大面積薄膜制造技術(shù)直接獲得，因此，有望成為可再生能源的新技術(shù)。隨著新材料的設(shè)計(jì)、界面調(diào)控、器件結(jié)構(gòu)和制備過(guò)程的優(yōu)化，有機(jī)光伏器件的效率和穩(wěn)定性均有了很大的提高，但相對(duì)于硅基電池還有很大的差距。因此仍需在材料、器件及工藝上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的突破。
　　界面修飾層對(duì)于有機(jī)太陽(yáng)能電池器件效率的提高和穩(wěn)定性的改善起著至關(guān)重要的作用，因此，本論文主要進(jìn)行了界面層的研究工作：
　　1）

3、采用溶液法制備了MoO3薄膜，詳細(xì)表征了其成分、電學(xué)、光學(xué)、形貌等性能特征并將其作為陽(yáng)極界面修飾層應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池。研究發(fā)現(xiàn)，所制備的MoO3薄膜不但可以提高器件的效率，而且還有助于器件的穩(wěn)定性。
　　2）采用硬脂酸銫作為新的陰極界面修飾層，與沒(méi)有界面層的器件相比，基于硬脂酸銫的電池的開(kāi)路電壓(0.728 V vs.0.647 V)、短路電流(16.05 mA cm-2 vs.15.34 mA cm-2)和填充因子(61.3％

4、 vs.54.7%)都同時(shí)得到改善，器件的光電轉(zhuǎn)化效率也相應(yīng)地提高了31.86%(7.16%vs.5.43%)。同時(shí)論文也對(duì)界面修飾機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　3）在上述工作基礎(chǔ)之上，將硬脂酸銫和氧化鋅結(jié)合起來(lái)作為雙層結(jié)構(gòu)界面層用于反型結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池。這種電池?fù)碛斜葌鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)器件更高的效率。器件的開(kāi)路電壓、短路電流和填充因子有了很大的提高，分別為0.736 V，17.07 mA cm-2和69.1%，因此器件的效率達(dá)到8.69%。而且器