給-受體協(xié)同組裝及表面組裝取向誘導(dǎo)調(diào)控聚合物太陽能電池界面形貌及其光伏性能.pdf

1、有機聚合物太陽能電池由于在低成本、輕重量方面的優(yōu)勢,同時具有器件結(jié)構(gòu)可調(diào)、可彎曲、可卷對卷制備大面積電池的特色,現(xiàn)在受到國內(nèi)外研究者越來越多的關(guān)注。而窄帶隙的聚合物,由于可以通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)來調(diào)節(jié)其吸光范圍、溶解性、成膜性等,現(xiàn)在已經(jīng)成為有機太陽能電池中效率最高的一類給體。對器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化,同樣可以達(dá)到提高器件效率和穩(wěn)定性的目的?，F(xiàn)在有機太陽能電池不能商業(yè)化就是因為光伏效率和穩(wěn)定性不夠理想。本文就是正對這兩個問題,通過有機方法來達(dá)到提

2、高器件光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。
　　本文合成了兩種基于三乙二醇甲醚(TEO)的聚合物給體和富勒烯受體:分別是聚{4,8-二(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-alt-4,6-噻吩并[3,4-b]噻吩-2-碳酸2-[2-(2-甲氧基-乙氧基)-乙氧基]-乙酯}(PBDTT-TT-TEO)和[6,6]-苯基 C61丁酸2-[2-(2-甲氧基-乙氧基)-乙氧基]-乙酯(PCB-TEO),被設(shè)計來調(diào)控

3、自組裝納米形貌和提高聚合物太陽能電池光活性層的穩(wěn)定性。聚合物{4,8-二(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-alt-4,6-噻吩并[3,4-b]噻吩-2-碳酸2-(2-乙基)己酯}(PBDTT-TT)也被合成作為對照。與共軛聚合物PBDTT-TT相比,TEO側(cè)鏈可以使PBDTT-TT-TEO形成更有序的堆疊,將器件效率(PCE)從3.6％(基于 PBDTT-TT:PCBM的器件)提高到4.1%。直

4、接將PBDTT-TT-TEO與PCB-TEO共混作為活性層材料沒有得到很高的效率,這是因為PCB-TEO的溶劑柔性很差,使得膜的形貌很不平滑。然而將少量PCB-TEO加入到 PBDTT-TT-TEO:PCBM體系可以很大程度上提高器件效率。這是因為PCB-TEO可以作為增溶劑來很好的調(diào)控給受體的相容性;同時通過協(xié)同組裝作用來獲得良好的體相異質(zhì)結(jié)形貌。加入5%PCB-TEO后,可以得到最高4.8%的PCE,短路電流(Jsc)為12.18

5、mA/cm2,開路電壓(Voc)為0.722 V,填充因子(FF)為55.0%;與基于PBDTT-TT:PCBM的器件相比幾乎提高了33%的PCE。此外PCB-TEO移到給受體的界面,可以增強PBDTT-TT-TEO與PCBM的相互作用。最終提高了光伏器件穩(wěn)定性。
　　與正向聚合物太陽能電池相比,反向器件有更好的穩(wěn)定性。我們設(shè)計了一種新型的含有末端雙鍵的液晶小分子4'-{(7-辛烯基)氧基}-[1,1'-聯(lián)苯]-4-醇(LB-V)