高效率有機(jī)太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)、制作及光伏性能研究.pdf

1、有機(jī)太陽(yáng)能電池（Organic solar cells, OSCs）具有材料來(lái)源廣泛、質(zhì)量輕、制備工藝簡(jiǎn)單、可大面積制備等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具應(yīng)用潛力的光伏技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)OSCs實(shí)用化，進(jìn)一步提高其光電轉(zhuǎn)化效率（PCE）是目前研究的焦點(diǎn)。有機(jī)太陽(yáng)能電池由電極材料、活性層材料和界面層材料組成。活性層材料和界面層材料調(diào)控對(duì)OSCs光電轉(zhuǎn)化效率的提高起到至關(guān)重要的作用。合適的活性層材料可以拓寬光吸收范圍，提高激子分離效率。合適的界面層材料能有效抑

2、制激子復(fù)合，降低活性層/電極界面的接觸電阻。
　　本論文擬從活性層和空穴傳輸界面層兩個(gè)方面對(duì)OSCs進(jìn)行改性，進(jìn)一步提高OSCs的光電轉(zhuǎn)化效率。
　　1、傳統(tǒng)活性層由一個(gè)電子給體和一個(gè)電子受體二元共混而成。針對(duì)二元共混活性層的缺點(diǎn)，特別是在光吸收范圍上的限制，本論文發(fā)展了三元共混活性層。本論文在PTB7:PC71BM二元共混體系基礎(chǔ)上，加入自制小分子第三組份，拓寬活性層的光吸收范圍，實(shí)現(xiàn)大幅提高有機(jī)太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)化效率。本論

3、文合成了一系列小分子第三組份，其中小分子FTR吸光范圍最寬，向PTB7:PC71BM二元共混體系中加入15％ w/w的FTR后，光電轉(zhuǎn)化效率從7.0%提高到8.3%。研究發(fā)現(xiàn)，向PTB7:PC71BM二元共混體系中加入FTR后，F(xiàn)TR可與PTB7發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，這能顯著提高電池的短路電流。加入 FTR后，活性層的激子分離不僅發(fā)生在 PTB7與PC71BM之間，也發(fā)生在PTB7與FTR之間，這可以顯著增加激子解離，促進(jìn)填充因子的提高。短路電

4、流與填充因子的提高導(dǎo)致OSCs光電轉(zhuǎn)化效率顯著提高。
　　2、界面層材料包括傳輸電子界面層材料和傳輸空穴界面層材料。其中傳輸空穴界面層材料發(fā)展滯后，目前商業(yè)化產(chǎn)品只有 PEDOT:PSS一種。PEDOT:PSS具有酸性和吸濕性，不利于器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定。特別是絕緣的 PSS和強(qiáng)各向異性的PEDOT會(huì)限制電荷的傳輸和收集，不利于電池光電轉(zhuǎn)化效率的提高。針對(duì)PEDOT:PSS的缺點(diǎn)，本論文開(kāi)發(fā)了一系列新型的pH中性共軛聚電解質(zhì)（Conju