退火及功能層插入對(duì)P3HT-PCBM電池特性的影響.pdf

1、二十一世紀(jì)，人類面臨可持續(xù)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)，太陽能電池在能源緊缺和環(huán)境污染嚴(yán)重的現(xiàn)代社會(huì)越來越受到重視。本論文選用P3HT：PCBM為活性層材料，從優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)入手，討論了后退火處理、P3HT緩沖層插入以及納米氧化鋅對(duì)器件性能的影響。主要工作內(nèi)容如下：
　　1.先制備了活性層厚度不同的器件，其結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT：PSS/P3HT：PCBM/Al。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)P3HT：PCBM混合液濃度為30 mg/ml，勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速為2000

2、RPM(Revolution Per Minute，轉(zhuǎn)/秒)，器件性能較好。主要參數(shù)為開路電壓Voc=0.60 V，短路電流密度Jsc=3.35 mm/cm2，填充因子FF=37.80％，光電轉(zhuǎn)換效率PCE=0.77％。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，器件在150℃、低真空環(huán)境下退火，性能得到改善。相比較于不退火條件下，Voc由0.59 V增大至0.62 V，Jsc由3.19 mA/cm2增大至6.44mA/cm2，F(xiàn)F由37.75％增大至55.29％

3、，PCE由0.71％增加至2.21％。為了避免陽極和電子受體的直接接觸，我們?cè)陉枠O和活性層之間插入了一薄層。P3HT，增強(qiáng)了對(duì)入射光的吸收，增加了P3HT和PCBM解離界面，提供了空穴傳輸通道。但是由于互溶特性，部分P3HT會(huì)溶入到活性層中，破壞活性層中P3HT和PCBM配比，影響活性層成膜特性，導(dǎo)致器件性能下滑。
　　2.利用ZnO納米顆粒對(duì)P3HT：PCBM電池進(jìn)行修飾，通過改變ZnO納米顆粒在器件結(jié)構(gòu)中的位置，來研究一定顆粒

4、尺寸ZnO納米顆粒對(duì)電池性能的影響。首先，ZnO納米顆粒對(duì)入射光有散射作用，利用其作為陽極修飾增強(qiáng)對(duì)入射光的吸收，從而改善體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池的性能，其結(jié)構(gòu)為ITO/ZnO NPs(ZnOnanoparticles)/PEDOT：PSS/P3HT：PCBM/Al。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，ITO表面不同分散程度的ZnO納米顆粒，均對(duì)入射光的吸收有一定的增強(qiáng)作用，當(dāng)勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速為3000RPM時(shí)，器件性能最好，使得短路電流增大11.8％，填充因子提

5、高7.81％，光電轉(zhuǎn)換效率提高0.5％。其次，利用ZnO納米顆粒良好的電子傳輸特性，我們把ZnO納米顆粒作為陰極修飾層改善體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池的性能，其結(jié)構(gòu)為：ITO/PEDOT：PSS/P3HT：PCBM/ZnO NPs/Al。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，P3H17：PCBM/Al界面加入ZnO納米顆粒修飾，增加了納米氧化鋅和P3HT的解離界面，提高了載流子傳輸和收集效率，器件性能得以改善，使得短路電流增大11.57％，填充因子提高1.19％，