高效率有機太陽能電池的設計、制作及光伏性能研究.pdf

1、有機太陽能電池（Organic solar cells, OSCs）具有材料來源廣泛、質量輕、制備工藝簡單、可大面積制備等優(yōu)點，是一種極具應用潛力的光伏技術。為了實現(xiàn)OSCs實用化，進一步提高其光電轉化效率（PCE）是目前研究的焦點。有機太陽能電池由電極材料、活性層材料和界面層材料組成。活性層材料和界面層材料調控對OSCs光電轉化效率的提高起到至關重要的作用。合適的活性層材料可以拓寬光吸收范圍，提高激子分離效率。合適的界面層材料能有效抑

2、制激子復合，降低活性層/電極界面的接觸電阻。
　　本論文擬從活性層和空穴傳輸界面層兩個方面對OSCs進行改性，進一步提高OSCs的光電轉化效率。
　　1、傳統(tǒng)活性層由一個電子給體和一個電子受體二元共混而成。針對二元共混活性層的缺點，特別是在光吸收范圍上的限制，本論文發(fā)展了三元共混活性層。本論文在PTB7:PC71BM二元共混體系基礎上，加入自制小分子第三組份，拓寬活性層的光吸收范圍，實現(xiàn)大幅提高有機太陽能的光電轉化效率。本論

3、文合成了一系列小分子第三組份，其中小分子FTR吸光范圍最寬，向PTB7:PC71BM二元共混體系中加入15％ w/w的FTR后，光電轉化效率從7.0%提高到8.3%。研究發(fā)現(xiàn)，向PTB7:PC71BM二元共混體系中加入FTR后，F(xiàn)TR可與PTB7發(fā)生電子轉移，這能顯著提高電池的短路電流。加入 FTR后，活性層的激子分離不僅發(fā)生在 PTB7與PC71BM之間，也發(fā)生在PTB7與FTR之間，這可以顯著增加激子解離，促進填充因子的提高。短路電

4、流與填充因子的提高導致OSCs光電轉化效率顯著提高。
　　2、界面層材料包括傳輸電子界面層材料和傳輸空穴界面層材料。其中傳輸空穴界面層材料發(fā)展滯后，目前商業(yè)化產品只有 PEDOT:PSS一種。PEDOT:PSS具有酸性和吸濕性，不利于器件的長期穩(wěn)定。特別是絕緣的 PSS和強各向異性的PEDOT會限制電荷的傳輸和收集，不利于電池光電轉化效率的提高。針對PEDOT:PSS的缺點，本論文開發(fā)了一系列新型的pH中性共軛聚電解質（Conju