疊層有機(jī)太陽能電池.pdf

1、目前有機(jī)太陽能電池隨著科技的發(fā)展，效率已經(jīng)逐步提高，但是仍然不能滿足工業(yè)化的要求。疊層有機(jī)太陽能電池正是為解決該問題應(yīng)運(yùn)而生的。疊層太陽能電池能夠巧妙的避免單層器件中光譜響應(yīng)范圍過窄的問題，能夠更加有效的利用太陽光譜，所以能夠有效的提高光伏器件的效率。
　　 本論文的研究工作中，主要圍繞疊層太陽能電池的中間層進(jìn)行展開，因?yàn)橹虚g層毫無疑問是疊層電池的關(guān)鍵問題。本文中首先采用溶液法制備了TiO2納米顆粒薄膜及其單層電池，然后將其應(yīng)用

2、到疊層器件中，隨后又采用熱蒸鍍法制備了新型的中間層結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用到疊層器件中探索其對(duì)器件效率的影響。具體的工作分以下三個(gè)方面:
　　 第一，利用溶膠-凝膠法制備了TiO2納米顆粒薄膜，研究了不同的旋轉(zhuǎn)速度、不同的稀釋濃度對(duì)器件效率的影響。實(shí)驗(yàn)表明，200倍異丙醇分散的光電轉(zhuǎn)換效率能夠達(dá)到2.01％。隨后又對(duì)不同溫度熱處理對(duì)器件的性能進(jìn)行了研究，80℃下TiO2薄膜粗糙度為5.91nm，TiO2緩沖層功函數(shù)為-4.863eV，在

3、活性層和Al電極之間起到了很好的緩沖作用，降低了活性層與Al電極的接觸勢(shì)壘，從而使該溫度下器件的效率達(dá)到2.52％。
　　 第二，采用80℃處理的TiO2納米顆粒薄膜與PEDOT(:)PSS結(jié)合，制備了全溶液法的中間層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種復(fù)合中間層不能有效的保護(hù)第一層電池而將兩個(gè)子電池連接起來，所以Voc在0.50V和0.60V之間浮動(dòng)，光電轉(zhuǎn)換效率最高也僅為1.3％。我們對(duì)其形貌分析也表明，如果中間層保護(hù)不好，第一層很容易被清

4、洗掉。隨后我們又采用MoO3取代PEDOT:PSS，采用溶液和熱蒸鍍結(jié)合的方法制備中間層，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，器件的整體效果比前者要有所提高，其開路電壓可以達(dá)到0.71V，轉(zhuǎn)換效率也提高到了1.60％，但是這仍然不能滿足目前疊層電池中中間層的要求。
　　 第三，我們采用熱蒸鍍方法制備Ca和MoO3結(jié)合的中間層，5nm厚的Ca和12nm厚的MoO3組合而成的中間層性能很優(yōu)異，其開路電壓達(dá)到了1.02V，電流效率提高到了2.16％?？梢婋姵匾?/p>

5、經(jīng)被有效的串聯(lián)起來，但是其電壓有損耗，所以我們接下來嘗試在Ca和MoO3中間加入Al、Ag和Au來進(jìn)一步探索其影響。進(jìn)一步的結(jié)果表明，10nm厚的Al能有效的改善S型曲線，疊層電池的開路電壓提高到了1.15V，器件效率相提高到了1.92％。加入Au后，疊層器件的S型曲線被完全消除，器件的開路電壓Voc達(dá)到了1.06V，短路電流Jsc為4.47mA·cm-2，填充因子FF為67.99％，光電轉(zhuǎn)換效率PCE為3.24％，說明Ca/Au/Mo