添加劑調(diào)控P3HT薄膜形貌的機理及其光電性能.pdf

1、優(yōu)化活性層形貌是提高聚合物太陽能電池器件效率的重要手段。而添加第三組分則是一種有效的方法，不僅能誘導聚合物結晶并提高其結晶度，同時可優(yōu)化給體與受體的相分離尺度。
　　本文將兩種分子構型不同的聚苯乙烯和兩種分子結構不同的液晶小分子作為添加劑，研究它們對聚(3-己基噻吩)/富勒烯(P3HT/PCBM)共混物薄膜的結晶與相分離行為以及P3HT結晶的影響。
　　首先，將無規(guī)聚苯乙烯(aPS)和間規(guī)聚苯乙烯(sPS)與P3HT和PCB

2、M以不同的比例共混，對該三元共混體系的相容性、薄膜形貌以及器件效率進行表征和分析，研究不同分子構型對P3HT/PCBM薄膜形貌及其太陽能電池器件效率的影響。結果表明：aPS或sPS與P3HT均不相容，當aPS含量低于50 wt％時，P3HT結晶度提高，分子鏈間距由1.63 nm增大至1.76 nm，且P3HT的結晶尺寸隨著aPS含量增加而減小。在aPS/P3HT/PCBM三元共混物薄膜中，隨aPS含量增加，薄膜的形貌由柱狀結構變?yōu)閷訝罱Y

3、構，而 PCBM則傾向于富集在aPS和P3HT的相界面。當sPS含量為3 wt%時，sPS能誘導P3HT結晶，進一步增加其含量，P3HT的結晶受抑制。當aPS含量為50 wt%時，aPS/P3HT/PCBM體系仍具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率(1.2%)，而當sPS含量為3 wt%時，sPS/P3HT/PCBM體系的效率迅速衰減至0.6%。因此，聚苯乙烯的分子構型對P3HT/PCBM薄膜的形貌及其太陽能電池性能有較大影響。
　　其次，將兩

4、種分子結構不同的4-氰基-4''-戊基三聯(lián)苯(5CT)和2,2''-二辛基三聯(lián)噻吩(8-TTP-8)液晶(LCs)與P3HT共混，將LCs/P3HT共混物的溶液旋涂于石英片上，在溶劑緩慢揮發(fā)的過程中，施加強度為1T的磁場。在磁場作用下，液晶小分子優(yōu)先自組裝排列，然后作為模板誘導P3HT結晶形成納米線。結果表明：經(jīng)磁場處理后，兩種液晶小分子均能形成有序結構，并進一步誘導P3HT結晶，增強P3HT分子鏈間的π-π堆疊，使P3HT形成更多的納