基于MoO3薄膜界面修飾層對有機太陽能電池性能的影響.pdf

1、有機太陽能電池具有材料來源豐富，生產工藝簡單，可制成用途廣泛的柔性器件等優(yōu)點，是未來能夠得到大面積推廣使用，緩解人類能源和環(huán)境危機的一種重要的新能源。近年來，人們通過設計新的活性層材料，改進器件的結構不斷地提高有機太陽能電池的能量轉換效率，目前實驗室報道的單層結構的聚合物太陽能電池的光電轉換效率最高達9.2％。然而要使有機太陽能電池真正成為一種實用低價的光伏技術，其能量轉換效率和器件工作壽命都必須進一步提升。在有機光伏器件中，連接電極與

2、活性層的界面修飾層對器件的光伏性能和空氣穩(wěn)定性都有著非常重要的影響。因此，開發(fā)能級匹配，工藝兼容的新型界面修飾材料具有很重要的意義，正成為新的研究熱點。
　　 復合結構的陽極界面材料通過材料組分選擇、材料比例的改變可實現對復合材料光學、電學性質以及表面形貌的精細調控，因為復合材料可結合各組分的優(yōu)點，彌補單一材料的缺陷。這些性質使得復合結構的界面修飾材料在有機太陽能電池的界面修飾領域有著非常重要的應用潛力。本論文以MoO3為基礎，

3、圍繞器件的陽極界面修飾，創(chuàng)新性地制備了MoO3-Au復合材料，研究了不同質量分數的Au摻雜對復合薄膜性質的影響，并用于聚合物太陽能電池的陽極界面修飾，有效提高了器件的光伏性能和空氣穩(wěn)定性。
　　 論文第一章綜述了有機太陽能電池的工作原理和器件結構，介紹了有機太陽能電池的界面工程，最后一節(jié)突出了界面修飾層的結構演變。
　　 論文第二章我們采用真空熱蒸發(fā)的方式制備了MoO3薄膜，并用開爾文探針力顯微鏡表征了其功函數；通過器件

4、優(yōu)化，我們制備了基于MoO3陽極界面修飾的有機小分子太陽能電池5，5’-bis{5-Octy1-2-(2，5-thiophenyl)-4H-thieno[2，3-c]pyrrole-4，6-dione}-3，3’-di-octylsilyene-2，2’-bithiophene：[6，6]-phenyl-C61-butyricacid methy1 ester(DTS(TTPD)2：PC61BM)和聚合物太陽能電池poly(3-hexy

5、1thiophene)(P3HT)：PC61BM，在這兩種體系的有機太陽能電池中都取得了比傳統陽極界面材料poly(3，4-ethylene dioxythiophene)：poly(styrenesulfonate)(PEDOT：PSS)修飾的參照器件更好的光伏性能。
　　 論文第三章我們制備了具有不同Au含量的MoO3-Au復合材料，通過全面的性能表征我們發(fā)現Au含量越高，復合薄膜的電導率也越高而透光率和有效功函數卻越低。我

6、們選取了Au質量分數為30％的復合薄膜用于修飾P3HT：PC61BM聚合物太陽能電池的陽極界面。實驗發(fā)現，MoO3-Au復合薄膜結合了MoO3的高功函數和優(yōu)異的界面能級對齊的優(yōu)勢，以及Au高表面能和平滑薄膜的特點。因此，MoO3-Au復合薄膜相比于純MoO3薄膜不僅保證了低的活性層/電極界面的接觸電阻而且降低了器件的漏電流，增大了器件的并聯電阻，體現出優(yōu)于純MoO3薄膜的界面修飾性能。
　　 論文第四章中我們按照標準的有機光伏器