有機(jī)太陽能電池活性層結(jié)晶相分離調(diào)控及其光穩(wěn)定性研究.pdf

1、有機(jī)太陽能電池因其可溶液加工、質(zhì)量輕、成本低和柔性等優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注。目前單節(jié)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率目前已經(jīng)超過12％，但是有機(jī)太陽能電池的商業(yè)化仍然面臨許多問題，如光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)低、穩(wěn)定性差以及大面積卷對卷生產(chǎn)困難等?；钚詫邮怯袡C(jī)太陽能電池最重要的部分，其納米尺度的形貌對器件性能有重要影響。給受體適度的聚集可為電荷傳輸提供通道，但過度聚集會影響激子的電荷分離，因此調(diào)控活性層形貌使給受體具有納米尺度的相分離并形成雙連續(xù)互穿網(wǎng)絡(luò)

2、結(jié)構(gòu)是提高器件光電轉(zhuǎn)換效率的重要方法。通過形貌調(diào)控可制備高效穩(wěn)定的有機(jī)太陽能電池。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用甲醇-氯萘(MeOH-CN)二元溶劑對活性層進(jìn)行了表面處理，不僅誘導(dǎo)p-DTS(FBTTh2)2給體小分子形成納米纖維，而且提高了給受體間的相分離尺度。適度的聚集和給體納米纖維的形成有利于薄膜對光譜的吸收，為電荷的傳輸提供必要的通道，提高空穴的遷移能力以及改善器件的性能。通過調(diào)節(jié)CN的含量可獲得最優(yōu)化的薄膜形貌，將PC

3、E提高到6.5%。⑵采用更溫和的溶劑退火的方法處理活性層。雖然溶劑退火使得器件的短路電流、填充因子和器件效率都有了顯著提高，但其開路電壓(Voc)損失高達(dá)246mV，而后退火可以恢復(fù)電壓損失。通過聯(lián)用溶劑退火和后熱退火的方法，器件的最高效率達(dá)到7.2%。研究發(fā)現(xiàn)，后退火對電壓的恢復(fù)比較徹底，而僅僅對活性層進(jìn)行前退火則不能完全恢復(fù)電壓。通過暗電流-電壓分析和擬合，后退火和前退火具有相同的理想因子，但是后退火的反向飽和暗電流(J0)比前退火

4、低了一個數(shù)量級。J0的降低可能來源于后退火使活性層與背部電極具有更好的接觸，降低了界面缺陷。⑶針對高性能PTB7-Th:PC71BM體系的光穩(wěn)定性做了深入研究，發(fā)現(xiàn)富勒烯分子在氧氣的作用下會促使處于激發(fā)態(tài)的聚合物發(fā)生降解。而光敏感的溶劑添加劑如1,8-二碘辛烷(DIO)的添加加快了聚合物的降解。非鹵的1,4-丁二硫醇(BT)作為溶劑添加劑不僅可以避免 DIO光解的碎片與處于激發(fā)態(tài)的PTB7-Th發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，還可以抑制富勒烯分子對PTB