聚合物太陽(yáng)能電池的界面研究.pdf

1、目前，基于聚合物的有機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率已超過(guò)10％。除了給體材料對(duì)光的選擇吸收之外，很多能量由于給體和受體與電極之間的能級(jí)勢(shì)壘面損耗。于是，建立在電極與給-受體材料界面之間的歐姆接觸將有利于提高空穴與電子的收集，從而提高器件的能量轉(zhuǎn)化效率。因此，對(duì)于異質(zhì)結(jié)和電極之間的界面調(diào)控有助于載流子的傳輸和分離，從而對(duì)提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能有著至關(guān)重要的作用。
　　 本論文運(yùn)用真空鍍膜技術(shù)和旋涂制膜技術(shù)制備基于poly(3-hexyl

2、thiophene)(6，6)-phenyl-C60-butyricacidmethylester(P3HT:PCBM)的聚合物太陽(yáng)能電池。利用三氯甲烷對(duì)有機(jī)人陽(yáng)能電池器件的陽(yáng)極進(jìn)行修飾，利用有機(jī)小分子材料8-羥基喹啉鋁(Alq3)和n-型摻雜的4，7-(三)苯基-1，10鄰二氮雜菲(Bphen)對(duì)器件的陰極進(jìn)行修飾，研究了器件的電流-電壓特性(I-V)，外量子轉(zhuǎn)化效率(EQE)及其它性能的改變，具體內(nèi)容如下：
　　 1．通過(guò)用

3、氯仿溶液對(duì)銦錫氧化物(ITO)陽(yáng)極改性來(lái)增加P3HT:PC61BM體相異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的性能。與傳統(tǒng)的紫外臭氧處理的方法相比，用氯仿修飾優(yōu)化過(guò)的ITO器件，光電流明顯增強(qiáng)，但是開(kāi)路電壓幾乎不變，因而器件的能量轉(zhuǎn)換效率顯著增強(qiáng)。研究表明，ITO表面的銦錫氧化物可以與氯仿中的氯元素結(jié)合從而提高ITO基底的功函數(shù)，降低界面勢(shì)壘，從而促進(jìn)了電荷收集的效率，提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。
　　 2．利用小分子材料Alq3作為電子傳輸層制

4、備了反置聚合物太陽(yáng)能電池。器件經(jīng)過(guò)模擬太陽(yáng)光的光照處理后，其開(kāi)路電壓(Voc)從0.52V增加到0.60V，并且在幾乎不影響短路電流的情況下，轉(zhuǎn)化效率從2.54%提高至3.33%。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，器件性能的提高主要是由于Alq3層在可見(jiàn)光的誘導(dǎo)下發(fā)生分子內(nèi)偶極的重新排布，以此改變了其表面勢(shì)能，這樣就減小電荷從活性層向陰極轉(zhuǎn)移的能量勢(shì)壘并增加電荷的收集效率。
　　 3．利用n型摻雜的寬禁帶有機(jī)小分子作為電子傳輸層制備高效聚合物太陽(yáng)能

5、電池。n型摻雜的有機(jī)電子傳輸層是通過(guò)真空熱沉積的方法在BPhen中摻入不同比例的碳酸銫(Cs2CO3)所構(gòu)成。在這個(gè)體系中，聚合物太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)主要取決于電子傳輸層中BPhen的摻雜濃度和薄膜層的厚度。通過(guò)優(yōu)化Cs2CO3與BPhen的比例，可以使反置聚合物太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到4.12%，而基于BPhen電荷傳輸層的器件的效率只有1.34%。反置電池效率的提高一方面源于摻雜了Cs2CO3的BPhen與電子受體之問(wèn)的能級(jí)匹配