醇溶性共軛聚合物在聚合物太陽能電池陰極界面修飾的研究.pdf

1、聚合物太陽能電池由于自身的實用性特點和加工優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注，是最有潛力實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的太陽能電池之一。近年來，新材料的合成和器件物理的發(fā)展推動了聚合物太陽能電池，不管從提高器件效率，還是提高器件穩(wěn)定性方面都取得了很大的進步。雖然如此，但是到目前為止仍然沒有達到商業(yè)應(yīng)用標準，聚合物太陽能電池還需要進一步深入研究。合適的界面修飾層對器件的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要，因此近年來，對于器件界面修飾層的研究，也是一個重要的研究熱點，特別是陰極界面

2、修飾層的研究。
　　本文圍繞聚合物太陽能電池陰極界面修飾層進行研究。在闡述了聚合物太陽能電池的研究背景和發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上分析了對其研究的必要性，在此基礎(chǔ)上介紹了電極界面層的研究狀況。為了深入了解聚合物太陽能電池器件，還對其完整制備工藝及測試過程進行了闡述，并分析了其主要性能參數(shù)。在發(fā)現(xiàn)醇溶性共軛聚合物作為聚合物太陽能電池器件陰極界面層所具有的明顯實用性優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，設(shè)計并合成了醇溶性共軛聚合物PBN和PBNBr。通過測試其薄膜的透

3、光率、對ITO粗糙度和功函數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)其具有較好的透光性、并且可以降低ITO功函數(shù)和改善ITO界面形貌。在此基礎(chǔ)上，通過聚合物光伏器件為表征手段，首先對PBN和PBNBr作為倒置器件陰極界面修飾層進行了表征，發(fā)現(xiàn)其皆有良好的電學(xué)和光學(xué)特性，并以P3HT:PC61BM為活性層制備出了光電轉(zhuǎn)換效率分別為4.24％和4.53%的性能比較優(yōu)異的倒置器件。ZnO由于具備比較好的光學(xué)特性和電學(xué)特性，也常用于倒置器件的陰極修飾層。但是有較多材料對其

4、界面進行修飾后皆可提高其器件效率，因此本文也嘗試了使用PBN和PBNBr對ZnO界面進行進一步修飾，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PBN和PBNBr修飾ZnO后，可以明顯提高器件性能。由于PBN具備加工優(yōu)勢，鑒于此本文嘗試以P3HT:PC61BM為活性層，PBN則代替?zhèn)鹘y(tǒng)正置器件中的活波金屬（Ca、Mg等）作為器件的陰極界面修飾層制備了器件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PBN作為傳統(tǒng)正置器件的陰極修飾層可以顯著提高器件效率，說明PBN也可以作為傳統(tǒng)正置器件的陰極界面修飾層。疊層

5、聚合物太陽能電池結(jié)構(gòu)是提高器件效率的有效方法，所以在以上基礎(chǔ)上，本文也嘗試將 PBN用于疊層器件的中間鏈接層，通過各條件的優(yōu)化，制備出了結(jié)構(gòu)為MoO3/Ag/PBN，并且具備良好的光學(xué)和電學(xué)性能的中間鏈接層。使用P3HT:PC61BM為上下子電池的活性層，以MoO3/Ag/PBN為中間鏈接層，制備出了開路電壓得到有效疊加(1.19 V)，填充因子較高(62.91%)，光電轉(zhuǎn)換效率超過了3%的疊層器件，我們認為如果選用性能優(yōu)異的吸收光譜互