活性層形貌添加劑對聚(3-己基噻吩)太陽能電池性能的影響及其機理研究.pdf

1、隨著地球上化石能源的逐漸耗盡和現(xiàn)代生產(chǎn)生活中對潔凈可再生能源的需求不斷增長，開發(fā)清潔高效的新能源技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。聚合物光伏電池由于具有質(zhì)輕、柔性、易于大面積制備、加工制造成本低以及環(huán)境友好等眾多突出優(yōu)點而備受研究者關(guān)注?；谝脏绶詾榻o體單元，雙氟取代苯并噻二唑為受體單元的D-A型共軛聚合物PFFBT4T-2OD光伏器件效率達到了10.8％，但是其離商品化生產(chǎn)仍具有一定的差距。目前，提高聚合物光伏器件效率的方式主要有：設(shè)計具有高效率的聚

2、合物活性層材料，控制光活性層薄膜形貌，應(yīng)用合適的陰陽極緩沖層以及開發(fā)新的器件結(jié)構(gòu)等。其中在溶劑中加入添加劑來控制光活性層形貌是一種比較簡單的提高聚合物光伏器件性能的手段。在本論文中，我們主要研究了三種不同的苯的衍生物作為溶劑添加劑對聚合物光伏器件性能的影響及其相關(guān)機理。通過改變添加劑苯環(huán)上的官能團的種類，逐步提高器件性能，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1.乙酸芐酯(BA)添加劑。BA是一種不含鹵族元素和硫元素的新型有機添加劑，我們

3、分別以聚噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物PC61BM為給受體材料，氯苯為溶劑，通過在給受體共混溶液中添加不同體積比(1.0％，2.0％，3.0％)的BA研究了BA的體積濃度對器件性能的影響。研究表明：當體積比為2.0％時在不做任何熱處理的條件下，器件得到了高達3.85％的效率。通過漢森溶解度參數(shù)(HSP)，UV-vis，XRD，AF M，電流特性曲線等方法，我們分析了添加劑 BA對器件性能影響的內(nèi)在原因。
　　2.1,2,4-三氯苯

4、(TCB)添加劑。以P3HT和PC61BM(1:1)為光活性層材料，調(diào)節(jié)TCB的體積比，從0％、1％、2％、3％到4％，研究了TCB的添加濃度對器件性能的影響，研究表明：當加入TC B時，P3HT:PC61BM基的聚合物光伏器件的性能得到了顯著地改善。且隨著TC B含量的增加，器件效率先增后減，在TCB含量為3.0％時，器件獲得了4.17％的效率。當將其進一步進行退火處理，器件效率提升到4.74％，其填充因子高達0.74，這是目前報道的

5、基于 P3HT:PC61BM器件的最高填充因子。
　　3.苯甲酸乙酯(EB)添加劑。以P3HT和PC61BM(1:1)為光活性層材料，調(diào)節(jié)EB的體積比，從0％、1％、2％到3％，研究了 EB的添加濃度對器件性能的影響及其影響機理，研究表明：通過進一步的優(yōu)化處理能夠使器件性能得到極大提升。PC61BM為受體，2％ EB添加比例下器件性能達到最佳，獲得了4.27％的轉(zhuǎn)化效率。改變受體為PC71BM后,其效率高達4.56％，將其進一步進