PIN型有機(jī)太陽(yáng)能電池I區(qū)的研究.pdf

1、有機(jī)太陽(yáng)能電池的優(yōu)點(diǎn)為使用的有機(jī)材料便宜易合成、制備工藝簡(jiǎn)單、制備成本低廉。目前有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究方向分為新型有機(jī)小分子材料和新型結(jié)構(gòu)。
　　本文以PIN型有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池作為研究對(duì)象,了解有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展,掌握電池的工作原理,其中活性層I層是影響電池激子活動(dòng)的主要因素,也是電池轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。研究I層的主體材料CriPc:C60相對(duì)質(zhì)量改變的梯度變化對(duì)電池性能的影響;并對(duì)I層的階梯結(jié)構(gòu)中摻入不同的有機(jī)材料(并血苯Pen

2、tacene和紅熒烯Rubrene),及對(duì)比摻入比例對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響。
　　以ITO(100nm)/CuPc(30nm)/CriPc:C60(20IIITl)/C60(40nm)/LiF(lnm)/A1(80nm)為結(jié)構(gòu)的 PIN型有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)I層CriPc:C60不同階梯變化結(jié)構(gòu)的電池,得到漸變梯度最大時(shí)的電池轉(zhuǎn)換效率T1最高為0.125％,比無(wú)階梯增加了52.4%;在電池I層最佳的CriPc:C

3、60漸變梯度的結(jié)構(gòu)下?lián)诫s比例60%的Pentacene時(shí)電池性能最佳,Jsc為2.58mA/cm2,Voc為0.38V,FF為0.45,T1為0.294%.電池的轉(zhuǎn)換效率大幅度提高:在I區(qū)漸變結(jié)構(gòu)的電池中摻雜比例40%的Rubrene電池時(shí)電池性能最佳,Jsc為2.56mA/cm2, Voc為0.34V,Fr為0.46,T1為0.267%。綜上所述,對(duì)于I層CuPc:C60階梯結(jié)構(gòu)下?lián)饺氡壤秊?0%的Pentacene電池性能表現(xiàn)最優(yōu),

4、各項(xiàng)性能均較高。
　　對(duì)PIN結(jié)構(gòu)的I區(qū)CLiPc:C60階梯結(jié)構(gòu)的電池,能夠增大活性層中的激子解離和提高載流子傳輸效率,并減少激予的復(fù)合,提高I區(qū)的轉(zhuǎn)換效率;并在該結(jié)構(gòu)下?lián)絇型材料能夠增加活性層的電荷遷移率,從而提高電池內(nèi)產(chǎn)生的光生激子;摻入熒光材料與主體材料的對(duì)光吸收范圍的不足互補(bǔ),增強(qiáng)電池的光吸收效率。最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)制備得到的最佳性能的摻入型結(jié)構(gòu)電池ITO(lOOnm)/CuPc(30nm)/CuPc:C60:Pentacen