基于光譜互補(bǔ)的無定形梯形聚合物的三元共混本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池.pdf

1、聚合物太陽能電池作為新型第三代光伏技術(shù)具有成本低廉、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，且其光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破了10％。但對于傳統(tǒng)單給體二元共混聚合物太陽能電池體系，一直受限于狹窄的光吸收范圍和較低的光子捕獲能力，造成其光電轉(zhuǎn)換效率較低。
　　三元共混太陽能電池是傳統(tǒng)二元體系的延伸與發(fā)展，在繼承二元本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)上，又綜合利用了兩個(gè)不同帶隙給體對光吸收增強(qiáng)的特性，以此打破光吸收的限制，提高聚合物太陽能電池的效率。然而，由于電子給

2、體材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和結(jié)晶性都會(huì)影響共混物的微觀形貌，因此，相較于二元共混體系，三元共混太陽能電池的活性層微觀形貌調(diào)控更為復(fù)雜，這也給選擇合適的電子給體材料帶來了困難，從而限制了三元共混體系的發(fā)展和應(yīng)用。最近，不同帶隙的梯形聚合物不斷涌現(xiàn)，同時(shí)由于其側(cè)鏈阻礙了聚合物主鏈的有序堆砌，大部分梯形聚合物均表現(xiàn)出無定形特征。因此，利用無定形梯形聚合物作為電子給體材料，可以簡單地通過光譜互補(bǔ)原則來選擇電子給體，在無需考慮形貌調(diào)控的基礎(chǔ)上，方便地實(shí)現(xiàn)活

3、性層吸收范圍的調(diào)控。
　　基于此，本文中利用了兩種光譜互補(bǔ)的梯形聚合物（LP）——聚聯(lián)苯并三噻吩-并噻吩苯硫基二氟代苯并噻二唑（PIDTT-DFBT-TT，LP1）和聚聯(lián)苯并三噻吩-菲并喹喔啉（PIDTT-PhanQ，LP2)與[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC71BM)形成共混體系，制備三元共混太陽能電池。由于這兩種梯形聚合物都屬于無定形聚合物，所以聚合物的比例和器件制備過程都不會(huì)對活性層的形貌產(chǎn)生很大的影響，因此，本共混

4、體系可以忽略對傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池至關(guān)重要的形貌問題對器件效率產(chǎn)生的影響。本文通過控制不同聚合物的質(zhì)量比來制備器件，探尋效率提高的原因。發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚合物質(zhì)量比為LP1: LP2=0.5:0.5時(shí)，其太陽能電池的器件效率最高，達(dá)到了7.62%。研究認(rèn)為，在聚合物質(zhì)量比LP1: LP2=0.5:0.5時(shí)，兩種聚合物的光譜互補(bǔ)效果達(dá)到最大，從而增大了太陽能電池的光電流，即使開路電壓有所減小，但最終的器件效率還是得到了提高。當(dāng)其中一種聚合物含量過高