溶劑添加劑及陰極修飾在聚合物太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、隨著全球能源和環(huán)境問題的日益凸顯,人們對開發(fā)新能源技術(shù)的呼聲日益高漲。其中有機(jī)太陽能電池因具有結(jié)構(gòu)和制備過程簡單、重量輕、可大面積制備、可彎曲等眾多突出優(yōu)點(diǎn)而受到研究者們的廣泛關(guān)注和青睞。目前,光電轉(zhuǎn)換效率偏低是困擾有機(jī)太陽能電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的主要阻礙。因此,如何提高有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率成為當(dāng)前有機(jī)太陽能電池研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文中我們以主流的體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)聚合物太陽能電池為研究對象,分別研究了鄰溴苯酚(2-Bromopheno

2、l)作為溶劑添加劑和旋涂尿素(UREA)作為陰極緩沖層對聚合物太陽能電池性能的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)以聚3-己基噻吩(P3HT)和C60的衍生物(PCBM)為活性層材料,CB為溶劑。研究了在活性層溶液中分別添加不同體積比的2-Bromophenol作為溶劑添加劑對電池性能的影響。通過比較五組不同添加劑含量下電池的性能,我們得到當(dāng)2-Bromophenol的體積比為1.5％時器件性能最優(yōu)。相比參考器件我們發(fā)現(xiàn)此時

3、其紫外-可見吸收譜顯示出紅移現(xiàn)象,外量子效率(EQE)曲線峰值明顯提升,同時在活性層的給受體材料間形成了較為明顯的兩相分離結(jié)構(gòu)。在100mW/cm2的光強(qiáng)度照射下,能量轉(zhuǎn)換效率從2.32%提高到了2.90%提高了約25%。
　　(2)我們采用溶液旋涂的方法研究了有機(jī)小分子尿素(Carbamide,UREA)作為陰極緩沖層材料對聚合物太陽能電池性能的影響。實驗過程中通過改變勻膠機(jī)的轉(zhuǎn)速得到不同厚度的陰極緩沖層并觀察其對電池性能的影響

4、。其中當(dāng)以3000rpm的轉(zhuǎn)速旋涂約3nm厚的UREA作為陰極緩沖層時,器件結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/UREA/Al的電池性能最佳,電池的能量轉(zhuǎn)換效率由2.80%提高到3.36%,提高幅度為20%。通過對電池的暗態(tài)J-V曲線、AFM、外量子效率等的分析,我們認(rèn)為旋涂UREA溶液后可以在光敏層與鋁陰極間形成一層界面偶極層,從而有效地降低兩者間的界面勢壘,提高陰極收集電子效率;同時UREA分子中的孤對電子可以和A