體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的器件優(yōu)化與性能研究.pdf

1、過(guò)去二十年，基于體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的研究長(zhǎng)期備受關(guān)注，電池的器件效率也一直得到穩(wěn)步的提高。全球各地的光伏科研工作者無(wú)時(shí)無(wú)刻不在想盡辦法不斷提升太陽(yáng)能器件的性能并期待最終實(shí)現(xiàn)低成本的大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。本文綜述了體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程，通過(guò)展開(kāi)大量的器件優(yōu)化工作，研究了聚合物給體側(cè)鏈長(zhǎng)度對(duì)聚合物-富勒烯太陽(yáng)能電池的影響以及聚合物受體分子量大小對(duì)聚合物-聚合物太陽(yáng)能電池的作用。在聚合物-富勒烯體系太陽(yáng)能電池中，C60和C70

2、及其衍生物PC61BM和PC71BM是應(yīng)用得最廣泛的一類(lèi)受體材料。
　　本文采用調(diào)節(jié)新合成的系列給體聚合物PBDs的側(cè)鏈長(zhǎng)度作為一種器件優(yōu)化的手段，通過(guò)調(diào)控側(cè)鏈與受體材料產(chǎn)生不同的作用，改變器件的光學(xué)、電學(xué)、結(jié)構(gòu)以及形貌特性，從而進(jìn)一步影響器件的光電轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)將PBDs與PCBM混合成膜制備器件，分析側(cè)鏈長(zhǎng)度變化與器件性能差異的關(guān)系，對(duì)將來(lái)通過(guò)側(cè)鏈修飾來(lái)優(yōu)化器件的工作有一定的借鑒意義。另外，通過(guò)比較基于C60、C70與PCBM

3、受體的器件性能，為球碳在特定給體體系下取代其衍生物帶來(lái)一定猜想。在聚合物-聚合物體系太陽(yáng)能電池中，我們采用具有較高電子遷移率，較強(qiáng)電子結(jié)合能并且在近紅外波長(zhǎng)范圍有一定光吸收能力的P(NDI2OD-T2)(也命名為N2200)作為受體材料，通過(guò)控制其不同的聚合反應(yīng)時(shí)間，得到了一系列不同分子量的N2200聚合物。我們發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)N2200的分子量大小可對(duì)聚合物的聚集狀態(tài)與薄膜形貌產(chǎn)生不可忽視的作用，進(jìn)一步影響了器件的激子分離與電荷傳輸效率，并最