聚合物太陽(yáng)能電池的機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、有機(jī)/聚合物太陽(yáng)能電池具有低成本、良好的機(jī)械性和柔韌性、化學(xué)結(jié)構(gòu)可操作性等優(yōu)點(diǎn),在光伏領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。當(dāng)前基于P3HT:PCBM的光伏器件能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)8％,但仍未達(dá)到商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)。目前,有機(jī)光伏的研究的熱點(diǎn)集中于材料的選擇和器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化兩方面。本文選擇P3HT:PCBM為材料,從優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)著手,研究了不同活性層厚度和熱處理溫度對(duì)器件性能的影響。
　　 1、本文首先研究了活性層厚度與旋涂機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系,通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)

2、速制備了9種不同活性層厚度的太陽(yáng)能電池,結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM(Xnm)/Al。測(cè)試了各對(duì)比器件的I-V曲線和吸收光譜,并計(jì)算了器件的串并聯(lián)電阻。激子擴(kuò)散長(zhǎng)度與膜厚有關(guān),電極收集電荷的效率受激子擴(kuò)散長(zhǎng)度影響。研究得出:當(dāng)器件的活性層厚度為110nm時(shí),激子擴(kuò)散長(zhǎng)度與激子分離界面-電極間的距離的差值最大,電極收集電荷最有效。器件的主要參數(shù)為Voc=0.64V、Jsc=9.22 mA/cm2、FF=0.42、P

3、CE=4.49％.,而活性層厚度為65nm時(shí),器件的吸收最好,但給受體間接觸面較小,導(dǎo)致激子分離效率較低;熱處理可使P3HT的HUMO能級(jí)發(fā)生變化,但變化程度隨器件活性層厚度的變化而變化。
　　 2、我們制備了8組結(jié)構(gòu)完全相同的聚合物光伏器件,采用不同退火溫度對(duì)8組器件進(jìn)行熱處理30分鐘,然后測(cè)試個(gè)器件的Ⅰ-Ⅴ曲線、吸收光譜和外量子效率,并計(jì)算了各器件的串并聯(lián)電阻。對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行歸一化的整合后進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)當(dāng)器件退火溫度為145