基于新活性材料的有機(jī)聚合物太陽能電池的研究.pdf

1、近來，有機(jī)導(dǎo)電聚合物發(fā)展迅速，其源自傳統(tǒng)聚合物的柔韌性和可加工性，以及共軛結(jié)構(gòu)帶來的接近無機(jī)半導(dǎo)體特性或金屬導(dǎo)電性的雙重特性，在太陽能電池領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，為聚合物太陽能電池降低成本提供了極其有利的條件，具商業(yè)價(jià)值和潛力。
　　 本文主要圍繞新的導(dǎo)電聚合物材料在聚合物太陽能電池中的應(yīng)用展開研究工作。選用了兩種不同的聚合物材料PPDIC與PFTST。PPDIC為花酰亞胺基n型半導(dǎo)體聚合物，該類聚合物與富勒烯衍生物相比更易協(xié)調(diào)給受

2、體材料的吸收譜帶以提高太陽光的利用范圍，并且使給受體材料的能級(jí)更匹配。聚合物PFTST為聚芴衍生物，同時(shí)具有給受體官能團(tuán)，光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性良好。
　　 對(duì)于受體材料PPDIC，通過吸收，發(fā)射光譜表征及器件實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)該材料與P3HT混合體系的聚合物太陽能電池具有吸收范圍較寬，激子解離效率高，開路電壓較大的特點(diǎn)，開路電壓可達(dá)0.86V，最佳質(zhì)量配比為P3HT:PPDIC=1:1。雖然電池的短路電流較小，但使用退火方法對(duì)器件性能

3、進(jìn)行了改善，并通過AFM，GIXRD的表征測(cè)試協(xié)助尋找到最佳退火溫度為140℃。此時(shí)短路電流是未退火時(shí)的1.8倍，填充因子由18.7％增長到53.7％，器件光電轉(zhuǎn)換效率提高4倍多。根據(jù)AFM，GIXRD表征分析推論，合適的退火溫度主要改善了薄膜內(nèi)的激子解離界面和載流子傳輸通道，使器件性能得到較大提高。
　　 對(duì)于同時(shí)具有電子給受體功能團(tuán)的聚合物材料PFTST，分別就其作為給體材料和受體材料兩個(gè)體系進(jìn)行了研究。
　　 PF

4、TST作為給體情況下，PFTST:PCBM體系聚合物太陽能電池的開路電壓較大，基本器件可達(dá)0.77V，短路電流密度在10-1量級(jí)，通過電池參數(shù)表征和薄膜材料表征，確定最佳質(zhì)量比為12。同樣，通過退火和混合溶劑法，對(duì)器件性能進(jìn)行了改善。退火溫度為120℃時(shí)開路電壓達(dá)0.86V，短路電流密度0.31mA/cm，光電轉(zhuǎn)換效率與未退火相比增大兩倍多。通過加入1，8-二碘代辛烷作為混合溶劑同樣使器件性能得到了較大提高，光電轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)到0.13

5、6％?；旌先軇┑募尤胧够旌媳∧?nèi)兩種分子的排布方式更有利于載流子的傳輸，同時(shí)保持了較好的激子分離界面，從而使器件的短路電流得到很大提高，器件性能得到較大提高。
　　 PFTST作為受體情況下，P3HT:PFTST體系聚合物電池的性能與PFTST:PCBM相比有所不足，但仍具有一定光伏特性?；酒骷?，體系質(zhì)量配比為2:1時(shí)，器件性能最好。同樣通過退火方式是器件性能得到改善。最佳退火溫度120℃，器件光電轉(zhuǎn)換效率與未退火相比有近6