聚合物太陽能電池的機理及實驗研究.pdf

1、有機/聚合物太陽能電池具有低成本、良好的機械性和柔韌性、化學結構可操作性等優(yōu)點,在光伏領域具有良好的發(fā)展前景。當前基于P3HT:PCBM的光伏器件能量轉換效率已經超過8％,但仍未達到商業(yè)化的標準。目前,有機光伏的研究的熱點集中于材料的選擇和器件結構的優(yōu)化兩方面。本文選擇P3HT:PCBM為材料,從優(yōu)化器件結構著手,研究了不同活性層厚度和熱處理溫度對器件性能的影響。
　　 1、本文首先研究了活性層厚度與旋涂機轉速的關系,通過調節(jié)轉

2、速制備了9種不同活性層厚度的太陽能電池,結構為ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM(Xnm)/Al。測試了各對比器件的I-V曲線和吸收光譜,并計算了器件的串并聯電阻。激子擴散長度與膜厚有關,電極收集電荷的效率受激子擴散長度影響。研究得出:當器件的活性層厚度為110nm時,激子擴散長度與激子分離界面-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,器件的吸收最好,但給受體間接觸面較小,導致激子分離效率較低;熱處理可使P3HT的HUMO能級發(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組結構完全相同的聚合物光伏器件,采用不同退火溫度對8組器件進行熱處理30分鐘,然后測試個器件的Ⅰ-Ⅴ曲線、吸收光譜和外量子效率,并計算了各器件的串并聯電阻。對所有參數進行歸一化的整合后進行對比,發(fā)現當器件退火溫度為145