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文檔簡介
1、有機(jī)/無機(jī)雜化光電器件綜合了有機(jī)、無機(jī)半導(dǎo)體材料的優(yōu)勢同時(shí)又潛在地克服各自的缺點(diǎn)而引起廣泛關(guān)注。在活性層材料確定的情況下,通過界面修飾來提高器件的光電性能是最有效的途徑之一。本文主要研究兩性生物分子氨基酸作為界面修飾層對倒裝結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)雜化光電器件性能的影響,探究其對器件的光電性能影響并研究其作用機(jī)理。
主要內(nèi)容包括:用溶膠-凝膠法制備致密二氧化鈦薄膜作為雜化光電器件的陰極修飾層,選擇精氨酸和天冬酰胺酸作為界面修飾材料以自
2、組裝形式在界面處生長。在雜化太陽能性能研究方面,通過數(shù)據(jù)對比,證實(shí)經(jīng)過氨基酸修飾過的器件相比空白器件均有性能上的提高。其中,以P3HT:PCBM(1:1)共混材料為活性層、以精氨酸作為修飾材料的太陽能電池體現(xiàn)了較優(yōu)越的性能。相比空白器件,光電轉(zhuǎn)換效率由1.45%提升至2.3%,短路電流由8.39 mA/cm2提升至9.24 mA/cm2,開路電壓由0.48 V提高至0.58 V,填充因子由36.1%提高至43%,外量子效率由45.6%提
3、高至51.9%。在光探測器方面,通過數(shù)據(jù)對比,經(jīng)修飾后的探測器相比空白器件性能均有提高。其中,以PTB7:ICBA共混材料作為活性層、精氨酸作為修飾材料的光探測器體現(xiàn)了較優(yōu)越的性能。相比空白器件,暗電流降低了近5倍使其內(nèi)部噪聲大大減少,整流比提高了3倍以上使器件具有更好的二極管特性,比探測率提高了近3倍使器件的探測能力增強(qiáng)。分析其修飾作用機(jī)理,主要是作為偶極離子的氨基酸在TiO2表面形成偶極矩使陰極功函數(shù)降低,導(dǎo)致電子收集界面勢壘降低,
4、界面接觸更加趨近于歐姆接觸。
由于分子自組裝生長氨基酸修飾層的周期較長且過程不可控制,所以引入操作簡便、實(shí)驗(yàn)周期較短且過程可控的電泳法來生長氨基酸修飾層。由于TiO2是寬禁帶半導(dǎo)體,需要較強(qiáng)激發(fā)才可以導(dǎo)電,不適于電泳進(jìn)行,故本環(huán)節(jié)采用電泳法直接對ITO表面進(jìn)行修飾。經(jīng)以天冬氨酸電泳修飾后的有機(jī)太陽能電池,各項(xiàng)參數(shù)相比空白器件均有明顯提升。光電轉(zhuǎn)換效率2.79%相比于空白器件的1.23%提高了一倍以上,短路電流密度提高了30%以
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