有機光伏太陽能電池中電子收集層的研究.pdf

1、將太陽能直接轉換成電能的光伏技術是一種很有前途的能源危機解決方案。目前的研究集中于尋找一種低成本高效率的太陽能電池。而有機半導體由于低溫制備工藝、質量輕、可柔性制備和廉價的太陽能等眾多優(yōu)勢顯示了巨大的希望。制備高效的有機光伏太陽能電池需要系統(tǒng)的考慮三個關鍵部分:材料的設計、形貌的控制和界面修飾。本文首先介紹了太陽能電池的發(fā)展前景,其次給出了有機光伏太陽能電池的基本原理以及研究進展,接著圍繞基于P3HT:PCBM體系的有機光伏太陽能電池的

2、陰極修飾層的研究來改善載流子的傳輸和分離,從而提高器件的能量轉換效率。具體內容如下：
　?、叛芯苛薾型摻雜有機小分子陰極修飾層的高效倒置有機光伏太陽能電池,此小分子陰極修飾層是由Cs2CO3:Alq3組成。通過優(yōu)化Cs2CO3:Alq3層的摻雜濃度和厚度,可獲得最高4.83％能量轉換效率。通過光電子能譜和電學測試,發(fā)現(xiàn)Cs2CO3摻雜可誘導ITO/Cs2CO3:Alq3/PCBM界面處適當的能級對齊,并增加有機電子收集層的體電阻,

3、從而有利于電子從Cs2CO3:Alq3提取至ITO陰極。此外,光學模擬表明Cs2CO3:Alq3層可充當光學間隔來調節(jié)最高入射光強在活性層區(qū)域內,有效的吸收和電荷分離。
　?、铺岢隽艘粋€新概念使用全有機載流子收集層制備的有機光伏太陽能電池,使用溶液旋涂方法得到的Bphen作為電子收集層,HAT-CN作為空穴收集層。與使用常規(guī)溶劑氯苯制備的電子收集層相比較,無氯溶劑(甲酸和甲醇)制備的電子收集層擁有較好的溶解性、表面形貌和環(huán)境保護等

4、優(yōu)勢。基于無氯溶劑制備電子收集層的有機光伏太陽能電池存在較好的光電性能,特別是甲酸為溶劑的器件可獲得高達4.3％的能量轉換效率。此外,引入一種強的電子受體材料HAT-CN作為空穴收集層,展示了不同的空穴提取的機理,HAT-CN可作為從鋁電極注入的電子和從給體材料提取的空穴的電荷復合區(qū)。由于載流子收集層擁有優(yōu)異的載流子提取性能,低溫制備工藝和環(huán)境保護等性能,提供了開啟環(huán)境友好型能源的簡易方法。
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