基于MoO3薄膜界面修飾層對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響.pdf

1、有機(jī)太陽(yáng)能電池具有材料來(lái)源豐富，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，可制成用途廣泛的柔性器件等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)能夠得到大面積推廣使用，緩解人類能源和環(huán)境危機(jī)的一種重要的新能源。近年來(lái)，人們通過設(shè)計(jì)新的活性層材料，改進(jìn)器件的結(jié)構(gòu)不斷地提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率，目前實(shí)驗(yàn)室報(bào)道的單層結(jié)構(gòu)的聚合物太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)9.2％。然而要使有機(jī)太陽(yáng)能電池真正成為一種實(shí)用低價(jià)的光伏技術(shù)，其能量轉(zhuǎn)換效率和器件工作壽命都必須進(jìn)一步提升。在有機(jī)光伏器件中，連接電極與

2、活性層的界面修飾層對(duì)器件的光伏性能和空氣穩(wěn)定性都有著非常重要的影響。因此，開發(fā)能級(jí)匹配，工藝兼容的新型界面修飾材料具有很重要的意義，正成為新的研究熱點(diǎn)。
　　 復(fù)合結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極界面材料通過材料組分選擇、材料比例的改變可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合材料光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)以及表面形貌的精細(xì)調(diào)控，因?yàn)閺?fù)合材料可結(jié)合各組分的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)單一材料的缺陷。這些性質(zhì)使得復(fù)合結(jié)構(gòu)的界面修飾材料在有機(jī)太陽(yáng)能電池的界面修飾領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用潛力。本論文以MoO3為基礎(chǔ)，

3、圍繞器件的陽(yáng)極界面修飾，創(chuàng)新性地制備了MoO3-Au復(fù)合材料，研究了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Au摻雜對(duì)復(fù)合薄膜性質(zhì)的影響，并用于聚合物太陽(yáng)能電池的陽(yáng)極界面修飾，有效提高了器件的光伏性能和空氣穩(wěn)定性。
　　 論文第一章綜述了有機(jī)太陽(yáng)能電池的工作原理和器件結(jié)構(gòu)，介紹了有機(jī)太陽(yáng)能電池的界面工程，最后一節(jié)突出了界面修飾層的結(jié)構(gòu)演變。
　　 論文第二章我們采用真空熱蒸發(fā)的方式制備了MoO3薄膜，并用開爾文探針力顯微鏡表征了其功函數(shù)；通過器件

4、優(yōu)化，我們制備了基于MoO3陽(yáng)極界面修飾的有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池5，5’-bis{5-Octy1-2-(2，5-thiophenyl)-4H-thieno[2，3-c]pyrrole-4，6-dione}-3，3’-di-octylsilyene-2，2’-bithiophene：[6，6]-phenyl-C61-butyricacid methy1 ester(DTS(TTPD)2：PC61BM)和聚合物太陽(yáng)能電池poly(3-hexy

5、1thiophene)(P3HT)：PC61BM，在這兩種體系的有機(jī)太陽(yáng)能電池中都取得了比傳統(tǒng)陽(yáng)極界面材料poly(3，4-ethylene dioxythiophene)：poly(styrenesulfonate)(PEDOT：PSS)修飾的參照器件更好的光伏性能。
　　 論文第三章我們制備了具有不同Au含量的MoO3-Au復(fù)合材料，通過全面的性能表征我們發(fā)現(xiàn)Au含量越高，復(fù)合薄膜的電導(dǎo)率也越高而透光率和有效功函數(shù)卻越低。我

6、們選取了Au質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的復(fù)合薄膜用于修飾P3HT：PC61BM聚合物太陽(yáng)能電池的陽(yáng)極界面。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MoO3-Au復(fù)合薄膜結(jié)合了MoO3的高功函數(shù)和優(yōu)異的界面能級(jí)對(duì)齊的優(yōu)勢(shì)，以及Au高表面能和平滑薄膜的特點(diǎn)。因此，MoO3-Au復(fù)合薄膜相比于純MoO3薄膜不僅保證了低的活性層/電極界面的接觸電阻而且降低了器件的漏電流，增大了器件的并聯(lián)電阻，體現(xiàn)出優(yōu)于純MoO3薄膜的界面修飾性能。
　　 論文第四章中我們按照標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)光伏器