基于熱退火和修飾層改善體異質(zhì)結(jié)有機(jī)器件效率研究.pdf

1、隨著人類對(duì)能源的需求量不斷增加，傳統(tǒng)的礦物能源如煤、石油在地球上的存儲(chǔ)量已不容樂(lè)觀。開(kāi)發(fā)環(huán)保、可再生型能源替代傳統(tǒng)的礦物能源成為解決全球能源和環(huán)境問(wèn)題的關(guān)鍵。其中，太陽(yáng)能以其取之不盡、用之不竭，無(wú)污染等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)備受人類關(guān)注。1954年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Pearson等人制作出世界第一塊p-n結(jié)晶體硅太陽(yáng)能電池器件，拉開(kāi)了太陽(yáng)能光伏發(fā)電的序幕。但是，受制于制備成本過(guò)高、制作工藝復(fù)雜、成本回收周期長(zhǎng)等原因，以單晶硅和多晶硅為代表的硅基太陽(yáng)能

2、電池很難大規(guī)模投入實(shí)際應(yīng)用中。
　　基于制造成本低、材料柔韌性好、材料輕便、具有可設(shè)計(jì)與合成等優(yōu)點(diǎn)的有機(jī)材料對(duì)開(kāi)發(fā)低成本、無(wú)污染以及能夠大規(guī)模投入使用的新型太陽(yáng)能電池至關(guān)重要。1995年，加州大學(xué)圣巴巴拉分校的Yu G.等首次提出了體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的概念。近些年來(lái)，關(guān)于體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的研究主要以提高其能量轉(zhuǎn)化效率為主。研究者主要從改造有機(jī)材料的能級(jí)結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)增加活性層光場(chǎng)、改善有機(jī)器件的電極修飾層以及改進(jìn)體異質(zhì)結(jié)

3、聚合物器件的結(jié)構(gòu)等幾方面來(lái)提高體異質(zhì)結(jié)聚合物器件的能量轉(zhuǎn)換效率。
　　本文在第三章介紹了體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池的制備以及測(cè)試工藝。研究了熱退火對(duì)P3HT:PCBM器件能量轉(zhuǎn)換效率的影響。實(shí)驗(yàn)中制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al的體異質(zhì)結(jié)聚合物器件，在150℃條件下，對(duì)器件進(jìn)行熱退火處理后，經(jīng)過(guò)測(cè)試器件的性能參數(shù)Voc=0.5801V，Jsc=5.775mA/cm2，F(xiàn)F=0.4603，η=1.542％

4、。器件參數(shù)性能的提高歸因于適當(dāng)?shù)臒嵬嘶鸩粌H拓寬了給體材料的光譜吸收范圍，而且優(yōu)化了活性層的形貌等。
　　本文在第四章研究了LiF陰極修飾層對(duì)P3HT:PCBM器件的能量轉(zhuǎn)換效率的影響。經(jīng)過(guò)LiF絕緣層修飾后的P3HT:PCBM體異質(zhì)結(jié)聚合物器件，其性能參數(shù)Voc=0.6204V，Jsc=10.85mA/cm2， FF=0.5247以及能量轉(zhuǎn)換效率η=3.532％。器件短路電流的改善歸因于適當(dāng)厚度的LiF修飾層在Al界面形成偶極矩，