無銦聚合物太陽能電池透明電極及其界面調(diào)控.pdf

1、聚合物太陽能電池（PSCs）因其輕巧便攜、可彎折、易于加工等特點而備受研究者們的青睞。通常，PSCs以氧化銦錫（ITO）透明導(dǎo)電薄膜為電極制備而成，但 ITO電極生產(chǎn)成本昂貴、機械性能差以及和界面層材料之間存在接觸缺陷，因而在一定程度上限制了PSCs的進一步發(fā)展。本文以PSCs的電極和界面層為出發(fā)點，深入研究電極和界面層之間存在的科學(xué)問題，設(shè)計和制備出高效穩(wěn)定廉價的無銦PSCs。本論文主要從如下兩個方面開展研究工作，首先，針對經(jīng)典的氧化

2、鋅陰極界面層（ZnO ETL）存在導(dǎo)電性差、能級不匹配的問題。我們通過物理法制備了可高度分散的高導(dǎo)電性能的片層石墨烯材料（石墨烯:乙基纖維素（G:EC）），并以其為基底原位生長ZnO納米粒子，從而獲得一種新型的ETL（ZnO@G:EC）。而且，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)在ZnO前驅(qū)體溶液中摻入1％體積的G:EC乙醇分散液時，這種ZnO@G:EC（1 v%） ETL相對于純的ZnO ETL表面更為平滑、導(dǎo)電性能更高且能級更為匹配。將這種新型的ETL依次用

3、于基于P3HT:PC61BM或 PTB7:PC71BM活性層的PSCs器件中，電池的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）都明顯提高。
　　其次，針對ITO電極的弊端，設(shè)計并制備一種低成本可溶液加工的、高導(dǎo)電性能的透明電極。我們是以導(dǎo)電聚合物聚(3,4-乙撐二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸鹽)（PEDOT:PSS）為墨水原料。采用聚乙二醇4000（PEG4000）添加劑前處理墨水和硫酸（H2SO4）后處理其薄膜的方法，制備大面積S-PEDOT:PSS:

4、PEG4000（6.5%）無銦透明電極，并應(yīng)用于 PSCs中。我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過上述方法處理的S-PEDOT:PSS:PEG4000（6.5%）薄膜導(dǎo)電性明顯增強，其電導(dǎo)率達到了4027.4 S cm-1，而且處理后其功函數(shù)也發(fā)生了改變。通過對其進行相關(guān)光電性能的表征并運用于PSCs器件中，發(fā)現(xiàn)S-PEDOT:PSS:PEG4000（6.5%）薄膜是一種很好的負極材料。
　　因該新型的ETL和負極材料均表現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)性能，且價格便宜，