PEDOT-PSS納米凹凸結(jié)構(gòu)對有機太陽能電池性能的優(yōu)化研究.pdf

1、目前，制約有機光伏應(yīng)用的主要問題之一在于其光電轉(zhuǎn)化效率低，因此，如何提高它的光電轉(zhuǎn)換效率成為各國學(xué)術(shù)界、工業(yè)界研究的熱點。本文提出一種簡單、方便且廉價的工藝制備出具有隨機分布的、不規(guī)則的PEDOT∶PSS納米凹凸結(jié)構(gòu)，并就其在CuPc/C60體系的小分子太陽能電池中的運用開展了研究，本論文主要的研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1、采用共混-旋涂法在ITO玻璃表面制備出PEDOT∶PSS凹凸結(jié)構(gòu)薄膜，根據(jù)Dektak XT探針輪廓儀和原子

2、力顯微鏡(AFM)的測試結(jié)果，詳細研究了沉積活性層前后的PEDOT∶PSS凹凸薄膜的表面形貌。從測試結(jié)果中可以清晰地觀察到一些不規(guī)則的納米孔隨機分布在PEDOT∶PSS層中，這些結(jié)構(gòu)特征能夠延伸到C60層并在其表面形成一些碗狀結(jié)構(gòu)，凹凸的最大高度從PEDOT∶PSS層的40 nm減少到了C60層的8nm。
　　2、詳細研究了PEDOT∶PSS納米凹凸薄膜結(jié)構(gòu)對入射光的反射和透射作用，以及活性層凹凸結(jié)構(gòu)薄膜對入射光的捕獲能力。在37

3、0nm-850nm波長范圍內(nèi)，PEDOT∶PSS凹凸結(jié)構(gòu)薄膜的反射率明顯地低于平面結(jié)構(gòu)的PEDOT∶PSS薄膜，說明這種隨機分布的、不規(guī)則的納米凹凸結(jié)構(gòu)在寬波長范圍內(nèi)具有非常明顯的減反作用，且由直徑為200nm的PS微球制備的PEDOT∶PSS凹凸薄膜要比500nm的PS微球制備的薄膜的減反效果更明顯。PEDOT∶PSS凹凸結(jié)構(gòu)薄膜的透射強度也略低于平面PEDOT∶PSS薄膜。PEDOT∶PSS凹凸結(jié)構(gòu)的減反、減透作用意味著更多的光被捕

4、獲在非周期性的納米凹凸的PEDOT∶PSS膜中。在370nm-800nm波長范圍內(nèi)，多層凹凸結(jié)構(gòu)薄膜C60/CuPc/PEDOT∶PSS的光吸收明顯比平面的強，說明活性層凹凸薄膜結(jié)構(gòu)具有更強的光捕獲能力，這與PEDOT∶PSS凹凸薄膜的光學(xué)性能是相一致的。
　　3、本文詳細研究了凹凸結(jié)構(gòu)PEDOT∶PSS對小分子太陽能電池性能的影響，通過實驗驗證了凹凸結(jié)構(gòu)PEDOT∶PSS的引入可有效提高了器件的光電性能。且由直徑為200 nm的

5、PS微球制備的凹凸結(jié)構(gòu)器件的PCE最大，達到了0.798％，相比于平面參考器件(PCE=0.635％)提高了25.67％，相比于由直徑為500nm的PS微球制備的凹凸結(jié)構(gòu)器件（PCE=0.733％）提高了8.86％。凹凸結(jié)構(gòu)器件性能的提高主要有兩個原因:首先，納米凹凸結(jié)構(gòu)器件增加了入射光在活性層中的光程，使得活性層捕獲更多的光子，導(dǎo)致更多的電子-空穴對產(chǎn)生;除此之外，PEDOT∶PSS納米凹凸結(jié)構(gòu)薄膜表面粗糙度的增大，增加CuPc/C6