有機(jī)太陽能電池中光電流-溫度特性的研究.pdf

1、有機(jī)太陽能電池具有輕薄、柔性可卷曲、材料來源豐富、容易通過卷對(duì)卷生產(chǎn)等工藝大面積制備等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是新型潔凈能源的典型代表。目前有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性與傳統(tǒng)的硅電池相比依然較低，一些機(jī)理性的問題依然有待深入探討。有機(jī)太陽能電池是將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，有機(jī)太陽能電池的性能主要由開路電壓、短路電流、填充因子和轉(zhuǎn)化效率等參數(shù)來衡量。事實(shí)上，有機(jī)太陽能電池的性能通常很容易受各種因素的影響，如材料的種類和純度，薄膜的形貌，水氧等氣

2、氛以及光照、溫度等。其中溫度是影響有機(jī)電子器件性能的一個(gè)最常見的因素。有機(jī)太陽能電池中光電流的產(chǎn)生是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程，主要包含光吸收和激子的產(chǎn)生，激子擴(kuò)散，激子拆分，自由電荷傳輸和收集這四個(gè)基本過程，而這四個(gè)過程都與溫度有很大關(guān)聯(lián)。因此深入研究有機(jī)太陽能電池的溫度特性對(duì)于探討電池的機(jī)理和提高電池性能就顯得尤為重要。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于CuPc/C60異質(zhì)結(jié)太陽能電池光電流溫度關(guān)系的研究。利用探針臺(tái)我們實(shí)現(xiàn)了從77 K

3、到300 K溫度的精確測(cè)量和控制，結(jié)合自己搭建的光路系統(tǒng)，我們首次獲得了低溫下酞菁銅(CuPc)薄膜的吸收譜，并發(fā)現(xiàn)CuPc薄膜在530-800 nm范圍內(nèi)的吸收譜幾乎不隨溫度變化，進(jìn)而算得不同溫度下光生激子數(shù)和光吸收效率也是幾乎不變的。我們還首次測(cè)量了低溫下基于CuPc/C60異質(zhì)結(jié)的太陽能電池的外量子效率譜(EQE)，發(fā)現(xiàn)隨著溫度從77 K上升到300 K，EQE也呈現(xiàn)出單調(diào)增加的變化，平均增加速率為0.12％/K。通過對(duì)EQE影響

4、因素的具體分析，我們認(rèn)為器件光電流的增加主要是源于激子擴(kuò)散和激子拆分效率隨溫度的增加而增加，而非其他文獻(xiàn)所認(rèn)為的載流子遷移率的增加。⑵基于Pentacene/C60異質(zhì)結(jié)太陽能電池光電流-溫度關(guān)系的研究。并五苯(pentacene)是一種具有更好光譜匹配度的小分子給體材料，并且不同于CuPc等材料，在pentacene中存在著單線態(tài)裂變的物理過程。該非絕熱過程是指一個(gè)單線態(tài)激子分裂成兩個(gè)三線態(tài)激子，進(jìn)而產(chǎn)生四個(gè)電荷的過程，這對(duì)于提高電池