添加劑調(diào)控P3HT薄膜形貌的機(jī)理及其光電性能.pdf

1、優(yōu)化活性層形貌是提高聚合物太陽(yáng)能電池器件效率的重要手段。而添加第三組分則是一種有效的方法，不僅能誘導(dǎo)聚合物結(jié)晶并提高其結(jié)晶度，同時(shí)可優(yōu)化給體與受體的相分離尺度。
　　本文將兩種分子構(gòu)型不同的聚苯乙烯和兩種分子結(jié)構(gòu)不同的液晶小分子作為添加劑，研究它們對(duì)聚(3-己基噻吩)/富勒烯(P3HT/PCBM)共混物薄膜的結(jié)晶與相分離行為以及P3HT結(jié)晶的影響。
　　首先，將無(wú)規(guī)聚苯乙烯(aPS)和間規(guī)聚苯乙烯(sPS)與P3HT和PCB

2、M以不同的比例共混，對(duì)該三元共混體系的相容性、薄膜形貌以及器件效率進(jìn)行表征和分析，研究不同分子構(gòu)型對(duì)P3HT/PCBM薄膜形貌及其太陽(yáng)能電池器件效率的影響。結(jié)果表明：aPS或sPS與P3HT均不相容，當(dāng)aPS含量低于50 wt％時(shí)，P3HT結(jié)晶度提高，分子鏈間距由1.63 nm增大至1.76 nm，且P3HT的結(jié)晶尺寸隨著aPS含量增加而減小。在aPS/P3HT/PCBM三元共混物薄膜中，隨aPS含量增加，薄膜的形貌由柱狀結(jié)構(gòu)變?yōu)閷訝罱Y(jié)

3、構(gòu)，而 PCBM則傾向于富集在aPS和P3HT的相界面。當(dāng)sPS含量為3 wt%時(shí)，sPS能誘導(dǎo)P3HT結(jié)晶，進(jìn)一步增加其含量，P3HT的結(jié)晶受抑制。當(dāng)aPS含量為50 wt%時(shí)，aPS/P3HT/PCBM體系仍具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率(1.2%)，而當(dāng)sPS含量為3 wt%時(shí)，sPS/P3HT/PCBM體系的效率迅速衰減至0.6%。因此，聚苯乙烯的分子構(gòu)型對(duì)P3HT/PCBM薄膜的形貌及其太陽(yáng)能電池性能有較大影響。
　　其次，將兩

4、種分子結(jié)構(gòu)不同的4-氰基-4''-戊基三聯(lián)苯(5CT)和2,2''-二辛基三聯(lián)噻吩(8-TTP-8)液晶(LCs)與P3HT共混，將LCs/P3HT共混物的溶液旋涂于石英片上，在溶劑緩慢揮發(fā)的過(guò)程中，施加強(qiáng)度為1T的磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)作用下，液晶小分子優(yōu)先自組裝排列，然后作為模板誘導(dǎo)P3HT結(jié)晶形成納米線。結(jié)果表明：經(jīng)磁場(chǎng)處理后，兩種液晶小分子均能形成有序結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步誘導(dǎo)P3HT結(jié)晶，增強(qiáng)P3HT分子鏈間的π-π堆疊，使P3HT形成更多的納