利用不同陰極緩沖層改善有機(jī)小分子Pentacene-C-,60-太陽能電池的性能.pdf

1、在有機(jī)小分子太陽能電池中,有機(jī)層與陰極的界面對器件性能的好壞起著重要的作用,通常需要在有機(jī)層與陰極之間插入緩沖層。目前關(guān)于這類緩沖層的研究主要集中在CuPc/C60結(jié)構(gòu)的電池上。Pentacene相較于CuPc具有較好的結(jié)晶性以及較高的電荷遷移率,因此本文選用了基于Pentacene/C60結(jié)構(gòu)的小分子電池來研究陰極緩沖層的作用機(jī)理。主要進(jìn)行了以下幾方面的研究:一.實(shí)驗(yàn)制備了以bathocuproine(BCP)作為緩沖層的器件,結(jié)構(gòu)為

2、ITO/PEDOT:PSS/Pentacene/C60/BCP/A1。引入了緩沖層后,器件的性能得到了大幅度的提高,這與CuPc/C60結(jié)構(gòu)的電池類似。BCP的作用主要有兩個(gè)方面,一是作為激子阻擋層,減少電子空穴對在電極附近的復(fù)合,二是對電池的有機(jī)層起緩沖保護(hù)的作用,減輕C60層在A1電極制作過程中由于金屬原子侵入而引起的導(dǎo)電性的下降,減小了電池的電阻。此外,研究BCP厚度對器件性能的影響發(fā)現(xiàn),隨著BCP厚度的增加,電導(dǎo)性的降低是限制器

3、件性能的主要原因。
　　 二.在使用電子遷移率比BCP高兩個(gè)數(shù)量級的bathophenanthroline(Bphen)作為緩沖層后,電池效率從0.46％提高到0.56％。我們認(rèn)為,緩沖層主要依靠在A1制備時(shí)所形成的缺陷態(tài)傳輸電子,但是緩沖層本身的遷移率大小也會(huì)對電子的傳輸存在影響。激子在給受體界面解離后,電子從C60層經(jīng)過緩沖層到達(dá)A1電極,與BCP相比,Bphen相對較高的電導(dǎo)性使電子能夠更好地穿過緩沖層,從而增加電極對電子

4、的收集。
　　 三.本文用在可見光區(qū)具有光吸收的3,4,9,10-Perylenetetracarboxylicdianhydride(PTCDA)作為緩沖層,得到的器件性能優(yōu)于使用同一厚度的BCP及Bphen材料的器件。在PTCDA厚度為10nm時(shí),電池短路電流提高至5.97mA/cm2,效率達(dá)0.87％。緩沖層不僅可以對有機(jī)光伏電池的有機(jī)層起緩沖保護(hù)的作用,而且當(dāng)使用一些有光吸收的材料作緩沖層時(shí),可以起到增加電池光吸收的作用