本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池性能優(yōu)化研究.pdf

1、近幾年，越來越多的科研工作者投入到了聚合物太陽能電池的研究當中，設(shè)計合成了大量性能優(yōu)異的聚合物給體材料，使聚合物太陽能電池的效率逐年提高。然而提高聚合物太陽能電池的效率是一項系統(tǒng)工程，需要化學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)和工程學(xué)等方面的協(xié)同努力，不僅涉及到新化合物的設(shè)計與合成，還包括薄膜形貌的控制和分析，器件工作原理的探索，新型器件結(jié)構(gòu)的提出等。本文從器件活性層，空穴傳輸層和器件結(jié)構(gòu)等方面著手，探索了優(yōu)化器件性能的條件和原因，主要結(jié)果如下：

2、>　　(1)以PTG1為電子給體材料，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/PTG1:PC60BM/LiF/Al的本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池器件，研究了不同含量的1,8-二碘辛烷加入到制備活性層的共混溶液中對器件性能的影響，并對性能最優(yōu)的器件進一步進行了退火條件的研究，發(fā)現(xiàn)添加1,8-二碘辛烷含量為1％，經(jīng)150oC退火20 min的器件具有最優(yōu)的性能，能量轉(zhuǎn)換效率從4.65%提高到了5.42%。并用原子力顯微鏡對活性層進行了研究，發(fā)

3、現(xiàn)添加1%的1,8-二碘辛烷時，活性層具有合適尺寸的微相分離，兩相界面清晰，有利于載流子的分離，而更多的1,8-二碘辛烷則使相界面變得模糊，不利于載流子的分離。
　　(2)使用P3HT:PC60BM體系作為器件的光活性層，制備了空穴傳輸層為MoO3和PEDOT:PSS的聚合物太陽能電池器件，對兩種結(jié)構(gòu)的器件中空穴傳輸層厚度進行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)使用20 nm的MoO3作為空穴傳輸層的器件具有較好的光伏性能，與使用PEDOT:PSS的器件

4、相比，Rsh提高了20%，Rs降低了約10%，PCE從2.57%增加到了3.15%，F(xiàn)F從0.52提高到了0.63。同時，實驗發(fā)現(xiàn)，相比PEDOT:PSS，使用 MoO3的器件還具有更好的穩(wěn)定性，暴露在空氣中50 h后仍具備一定的光伏特性。將MoO3應(yīng)用于其它幾種材料的體系中，發(fā)現(xiàn)器件性能也有不同程度的提升，說明MoO3作為一種更優(yōu)異的空穴傳輸材料替代PEDOT:PSS具有一定的推廣價值。
　　(3)制備了以聚合物PBDT-TID