聚合物太陽(yáng)能電池中電子緩沖層的優(yōu)化.pdf

1、近十年里，聚合物異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池由于其輕質(zhì)、成本低、柔性好、可卷對(duì)卷工業(yè)生產(chǎn)使其成為非常有前景的材料。其中，聚三己基噻吩(P3HT)和(6，6)-苯基-C61丁酸甲酯(PCBM)共混是聚合物太陽(yáng)能電池的最常用的活性層物質(zhì)，器件最高效率可達(dá)5％。然而聚合物太陽(yáng)能電池與無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池相比其光電轉(zhuǎn)換效率還很低，因此需要從結(jié)構(gòu)、材料和工藝等方面優(yōu)化聚合物太陽(yáng)能電池。
　　 對(duì)于聚合物太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)電極與活性層界面之間影響著電極收集能力，

2、優(yōu)化金屬和有機(jī)物之間界面對(duì)于提高聚合物太陽(yáng)能電池性能至關(guān)重要。因此，多種界面緩沖層用以提高器件性能，其中LiF和ZnO分別是正向傳統(tǒng)器件和反向結(jié)構(gòu)器件中最常用的緩沖層。
　　 對(duì)于正向器件來(lái)說(shuō)退火能夠提高活性層結(jié)晶性，而對(duì)于具有LiF緩沖層的正向器件來(lái)說(shuō)Li/Al退火會(huì)降低器件的效率，這增加了器件優(yōu)化的難度。此外，由于ZnO的電導(dǎo)率相對(duì)較低，納米粒子在溶液中很難穩(wěn)定并且很難保持每次制備的一致性，因此不僅限制了反向太陽(yáng)能電池的的光

3、電轉(zhuǎn)換效率，也增加了大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的難度。本文制備了以P3HT和PCBM共混為活性層的聚合物太陽(yáng)能電池并且討論和解決了上述問(wèn)題。
　　 首先，本文表述了不同的退火工藝會(huì)嚴(yán)重影響Al電極和活性層之間界面的形貌和性質(zhì)，并且解釋了前退火提高LiF/Al雙電極聚合物太陽(yáng)能電池性能的原因。研究結(jié)果表明，LiF/Al雙電極前退火器件和后退火器件在LiF/Al界面上出現(xiàn)了納米級(jí)的界面形貌和行為差異。同時(shí)，后退火會(huì)導(dǎo)致LiF擴(kuò)散進(jìn)入活性層。因此

4、后退火使LiF喪失了偶極層、隧道注入、阻擋空穴電子復(fù)合等性能。除此之外，本文還發(fā)現(xiàn)LiF擴(kuò)散進(jìn)入活性層破壞了LiF周圍P3HT的結(jié)晶性并且影響了其形貌。
　　 其次，本文闡述了一種簡(jiǎn)單的制備Al摻雜ZnO溶液法來(lái)作為緩沖層，先將前驅(qū)體旋涂在襯底上，再低溫退火來(lái)形成緩沖層薄膜，這種方法能保持每次制備的一致性和避免ZnO納米顆粒在溶液中團(tuán)聚。通過(guò)這種方法制備的器件能夠提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率，特別是提高器件的短路電流。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)Al摻