醇溶性商用聚合物修飾透明陰極的倒裝聚合物太陽能電池.pdf

1、聚合物太陽能電池將太陽光轉(zhuǎn)換成電能，是一種有前景的太陽能利用技術(shù)器件，其成本低、重量輕、可溶液加工以及可制備成柔性器件，可大面積制備等優(yōu)勢(shì)，逐漸受到重視并成為熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。本文主要研究倒裝共軛聚合物太陽能電池的透明陰極修飾，選擇了幾種廣泛用于商業(yè)中的醇溶性聚合物作為界面修飾材料。通過實(shí)驗(yàn)，確定了能有效提高太陽能電池性能的界面修飾材料，并改善工藝進(jìn)一步提高器件的性能。
　　選擇的修飾材料為聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇（PV

2、A）、聚乙烯醇縮丁醛（PVB）、聚乙二醇（PEG），利用旋涂方法制備緩沖層。研究發(fā)現(xiàn)引入PVB、PVA修飾層降低了器件的性能，而引入PVP、PEG修飾層能提高器件的性能。實(shí)驗(yàn)中PVP最優(yōu)濃度為0.5 mg/ml，與參照器件相比，器件的效率由2.31％提高到了3.72%，開路電壓從0.4 V增加到0.53 V，外量子效率由原來的45%提高到70%。經(jīng)分析,引入PVP修飾層能在陰極與活性層之間形成偶極層，使得能級(jí)更加匹配，提高電極對(duì)載流子的

3、選擇性使反向飽和漏電流降低，整流比增大，提高器件的二極管特性。
　　引入聚乙二醇（PEG）修飾層能提高器件的性能，并且發(fā)現(xiàn)器件的性能受到PEG溶液濃度和修飾層制備工藝的影響。實(shí)驗(yàn)中最優(yōu)的濃度和工藝是1 mg/ml的溶液，旋涂后在低水氧含量環(huán)境下退火處理，可以有效地提高器件的效率，與參照器件相比，器件的效率從2.31%提高到4.94%，開路電壓從0.4 V增大到0.55 V，填充因子由42.38%提高到61.13%。引起這種變化的原

4、因是PEG層改善了界面接觸,降低電子在透明電極處的傳輸勢(shì)壘，同時(shí)增強(qiáng)了電極對(duì)載流子的選擇性，使反向飽和電流密度減小，而正偏壓下的電流密度增大，提高了器件的二極管特性。通過SEM觀察活性層形貌發(fā)現(xiàn)，引入的PEG修飾層能抑制活性層過度的相分離，使其形成均勻的相分離，利用UPS分析發(fā)現(xiàn)，引入的PEG修飾層能降低陰極處的功函數(shù)。實(shí)驗(yàn)中采用優(yōu)化的工藝得到了高效率的器件，基于P3HT:PCBM的器件效率達(dá)到5.22%，基于PTB7:PCBM的器件效