Pentacene-C60異質(zhì)結(jié)構(gòu)有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池制備及特性研究.pdf

1、自1986年Tang等人制得第一個(gè)雙層太陽(yáng)能電池以來(lái)，有機(jī)太陽(yáng)能電池引起了人們廣泛的興趣。與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池相比，有機(jī)太陽(yáng)能電池?fù)碛械椭谱鞒杀?、輕便和可彎曲性等潛在優(yōu)勢(shì)。在有機(jī)太陽(yáng)能電池整個(gè)領(lǐng)域，其中有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池發(fā)展迅猛。有機(jī)小分子異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池存在給體-受體界面，激子可以在界面進(jìn)行有效地分離。同時(shí)，由于電子和空穴可以分別在不同的材料傳輸，大大降低了電子和空穴的復(fù)合。基于以上這些原因，有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池比單層器件更有優(yōu)勢(shì)。

2、pentacene具有較長(zhǎng)的激子擴(kuò)散長(zhǎng)度，并擁有較高空穴遷移率和可觀的可見(jiàn)光譜吸收，是有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池中一種很有潛力的P型有機(jī)小分子材料。自從Sariciftci報(bào)道發(fā)現(xiàn)了超快的光誘導(dǎo)電子從給體傳輸?shù)礁焕障┓肿覥60以來(lái)，C60已成為制作有機(jī)小分子電池最常用受體材料。因此本文研究了pentacene/C60異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　 首先，我們使用ITO為底電極、金屬Al為頂電極，有機(jī)

3、小分子Pentacene和C60作為有機(jī)中間層，利用真空熱蒸發(fā)方法制備了ITO/Pentacene/C60/Al異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池。但是制備的器件性能很差而且在隨后的時(shí)間里，我們發(fā)現(xiàn)了器件明顯的性能衰減。
　　 其次，我們制備了以bathocuproine(BCP)作為緩沖層的器件，結(jié)構(gòu)為ITO/Pentacene/C60/BCP/Al。引入緩沖層后，器件的性能得到了大幅度提高。BCP的作用主要有三個(gè)方面，一個(gè)是作為

4、緩沖層保護(hù)器件的有機(jī)層。不僅可以隔絕空氣中的水、氧等侵入有機(jī)層，還可以減輕在蒸鍍Al電極的過(guò)程中由于金屬原子侵入C60層而引起導(dǎo)電性下降，利于載流子向電極的輸運(yùn)，從而減小了器件的電阻，增加了短路電流密度;二是作為空穴阻擋層，減少Al電極附近電子和空穴的復(fù)合;三是作為激子阻擋層，減少電極附近激子的復(fù)合。
　　 再次，我們使用電子遷移率比BCP高一個(gè)數(shù)量級(jí)的8-hydroxy-quinolinealuminium(Alq3)代替BC

5、P作為緩沖層，器件結(jié)構(gòu)為ITO/Pentacene/C60/Alq3/Al。引入緩沖層后，電池效率從0.18％提高到0.37％。對(duì)于用Alq3作緩沖層的器件，一方面由于Alq3具有更大的遷移率，更有利于光生電子通過(guò)緩沖層到達(dá)Al電極;另一方面由于Alq3對(duì)氧更強(qiáng)的阻擋能力，而且其耐受水的能力也要比BCP強(qiáng)，不易結(jié)晶。從而器件的性能更好、更穩(wěn)定。
　　 最后，為了進(jìn)一步提高電池性能，我們?cè)谥苽銲TO/Pentacene/C60/A