不同活性層配比對聚合物光伏電池性能的影響.pdf

1、有機(jī)聚合物太陽能電池因?yàn)橛性S多突出優(yōu)勢，如制作工藝簡單、成本低、質(zhì)量輕，可大規(guī)模生產(chǎn)等，而引起人們的廣泛研究。本文選用P3HT和PCBM為活性層材料制備聚合物太陽能電池，并深入探討了混合溶劑、溶液濃度、退火時(shí)間及碳酸銫陰極修飾層對聚合物太陽能電池的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1.分別用poly(3-hexylthiophene)(P3HT)和[6,6]-phenyl-C60-butyricacidmethylester(P

2、CBM)作為活性層材料。研究了不同溶劑及按不同比例混合的混合溶劑對電池性能的影響。結(jié)果表明：以CB/CF(3/1)為溶劑制備的器件紫外可見吸收光譜和器件外量子效率(EQE)曲線顯示出紅移現(xiàn)象，AFM圖表明P3HT和PCBM間形成良好的相分離結(jié)構(gòu)。在100mW/cm2強(qiáng)度光照射下，其開路電壓Voc為0.61V，短路電流密度Jsc為9mA/cm2，填充因子FF為57.9%，能量轉(zhuǎn)換效率PCE為3.2%。
　　2.研究活性層溶液的濃度以

3、及退火時(shí)間對器件性能的影響。不同濃度的溶液得到不同厚度的活性層薄膜，而活性層薄膜的厚度與吸收有關(guān)，厚度太薄，不利于吸收，導(dǎo)致低的短路電流；厚度太厚，雖然有利于吸收光強(qiáng)，但會增加器件的串聯(lián)電阻，引起短路電流和填充因子的下降。所以在活性層材料厚度一定的情況下，合適的溶液濃度對器件的性能提升有一定的幫助，當(dāng)活性層P3HT:PCBM的溶液濃度為20mg/ml活性層的厚度為85nm時(shí)，器件光電轉(zhuǎn)化效率為2.34%。另外，活性層的退火時(shí)間影響其表面

4、形貌，合適的退火時(shí)間對活性層形成良好的微觀結(jié)構(gòu)有幫助。
　　3.研究不同厚度的碳酸銫陰極修飾層對聚合物太陽能電池的影響。通過轉(zhuǎn)速來控制碳酸銫溶液的厚度，發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)速為2000r/min時(shí)，器件的轉(zhuǎn)化效率最好，為2.28%。另外，研究發(fā)現(xiàn)碳酸銫修飾層的退火溫度對器件性能也有一定的影響。
　　綜上所述，本文發(fā)現(xiàn)合適比例的不同溶劑混合液使P3HT結(jié)晶度提高，混合薄膜有序度增加，鏈間間距減少，跳躍速率增加，載流子遷移率增加，從而降低了