新型共軛聚合物太陽能電池器件的制備與特性研究.pdf

1、聚合物太陽能電池具有結構簡單、重量輕、制備成本低和可柔性制備等優(yōu)越性,近年受到學界與相關產(chǎn)業(yè)界的廣泛關注。本文從聚合物太陽能電池的光電性能和穩(wěn)定性兩方面展開研究,主要研究內(nèi)容如下:
　　首先,研究了陰極中引入 Ca對器件光電性能的影響。陰極中引入 Ca的以P3HT為電子給體的器件的能量轉換效率提高了3倍;MEH-PPV器件能量轉換效率從0.79％提高到0.98%。由于 Ca的引入,活性層與電極接觸電阻減小,使短路電流增加,且器件的

2、開路電壓也增大,使得器件的效率提高。研究了后處理對器件光電性能的影響,以P3HT為電子給體的器件經(jīng)過后處理后的能量轉換效率與未經(jīng)后處理的器件相比有大幅度提高,分析認為經(jīng)過后處理,活性層內(nèi)部形貌得到改善,載流子遷移率提高,串聯(lián)電阻降低,有助于短路電流的提高;MEH-PPV為電子給體的器件(陰極為Al),經(jīng)過后處理的器件能量轉換效率與未進行后處理的器件差別不大;陰極為Ca/Al,經(jīng)過后處理器件能量轉換效率略有提高。最后,對器件的活性層厚度進

3、行優(yōu)化。制備了以MEH-PPV:PCBM、PT1:PCBM和PT2:PCBM為活性層的電池器件,得到最優(yōu)化的活性層膜厚,器件能量轉換效率分別為1.20%,3.67%和3.34%,分析認為活性層的膜厚影響器件對光子的吸收,但由于載流子遷移率低,限制了膜厚的增加,所以每一種共軛聚合物太陽能電池的活性層最優(yōu)化厚度不同。
　　其次,研究了位阻胺類材料 TMP和Br-Phcoo-TMP對器件穩(wěn)定性的影響,活性層(MEH-PPV:PCBM)在

4、UV照射1h后蒸鍍電極,未摻雜 TMP的器件能量轉換效率下降了46%,而摻雜 TMP的器件能量轉換效率下降了55%;活性層在UV下照射5min,能量轉換效率下降了71%,而摻雜了抗氧化劑的器件能量轉換效率則只下降了45%和46%,說明起到了抗氧化效果;器件在干燥器中放置22h,未摻雜抗氧化劑的器件效率下降了97%,而摻雜 TMP器件和Br-phcoo-TMP的器件下降得低一些,分別為63%和81%;在器件在空氣中放置2h,因為空氣中水對

5、電極界面的影響,所有器件的能量轉換效率下降的非常嚴重,降幅達到97-98%。結果表明,位阻胺類材料對器件免受氧的影響有一定效果,有利于提高器件的穩(wěn)定性。
　　再次,制備了5種有機小分子本體異質(zhì)結太陽能電池,器件的能量轉換效率最高值為0.025%,短路電流密度0.14mA/cm2,開路電壓為0.70V。效率低的原因是短路電流過小:此類材料的帶隙較寬,吸光性能差,其吸收峰在紫光范圍內(nèi);材料的載流子遷移率低,使材料器件短路電流低。制備了