聚合物太陽能電池的陰極界面調(diào)控與超薄金屬透明電極的制備.pdf

1、聚合物太陽能電池具有質(zhì)量輕，成本低，制備工藝簡單，可以通過卷對(duì)卷印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)大面積制備等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到了廣泛的研究。隨著新型給體材料和受體材料的合成，新型器件結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及界面調(diào)控，聚合物太陽能電池的器件效率取得了極大的發(fā)展。單節(jié)聚合物太陽能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率超過12％。但是與無機(jī)薄膜太陽能電池相比，聚合物太陽能電池在器件效率和穩(wěn)定性等方面仍存在一定的差距。為了尋找提高聚合物太陽能電池器件性能的方法，本論文從聚合物太陽能電池的陰極

2、界面調(diào)控和超薄金屬透明電極的制備兩個(gè)方面進(jìn)行了探索，主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）水/醇溶聚合物PFEOSO3Na被引入正式構(gòu)型聚合物太陽能電池中作為陰極界層。通過對(duì)器件制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，PFEOSO3Na陰極界面層在基于P3HT:PCBM，PCDTBT:PC71BM，PBDTTT-C:PC71BM，PDPP3T:PCBM和PTB7:PC71BM活性層的器件中均有良好的應(yīng)用，驗(yàn)證了PFEOSO3Na陰極界面層的普適性。
　　

3、PDPP3T:PCBM薄膜和a-Si薄膜對(duì)太陽光的吸收具有良好的互補(bǔ)性，通過制備有機(jī)（PDPP3T:PCBM）/無機(jī)（a-Si）雜化疊層太陽能電池將疊層電池對(duì)太陽光的吸收拓展到950nm，并且使用PFEOSO3Na作為有機(jī)子電池的界面層，最后疊層電池獲得了最高7.49%的器件效率。
　　PFEOSO3Na陰極界面層使用甲醇作為溶劑，單獨(dú)使用甲醇溶劑處理活性層表面可以提高活性層表面的電勢(shì)，使PC71BM在PTB7:PC71BM表面富

4、集。采用甲醇處理和PFEOSO3Na陰極界面層共同修飾活性層的方法，在PTB7:PC71BM器件中獲得了超過9%的器件效率。
　?。?）采用ZnO/PFEOSO3Na雙陰極界面層制備了高效率的反式構(gòu)型聚合物太陽能電池。與氧化鋅（ZnO）修飾的ITO相比，ZnO/PFEOSO3Na修飾的ITO具有較高的透過，更光滑的表面和更低的功函。并且ZnO/PFEOSO3Na薄膜具有更高的電子遷移率。與單獨(dú)使用ZnO的器件相比，使用ZnO/PF

5、EOSO3Na雙陰極界面層的器件具有更低的暗電流和更匹配的能級(jí)排列。以ZnO/PFEOSO3Na為陰極界面層的PTB7:PC71BM器件獲得了8.49%的器件效率，超過了單獨(dú)使用ZnO作為陰極界面層的標(biāo)準(zhǔn)器件（7.48%）。同時(shí)，使用ZnO/PFEOSO3Na作為陰極界面層的PTB7-Th:PC71BM器件獲得了9.41%的器件效率。
　　（3）在反式構(gòu)型聚合物太陽能電池中，引入低成本的1-芘甲醇（PyM）作為陰極界面層修飾ZnO

6、。PyM通過與ZnO形成氫鍵緊密結(jié)合在一起，自組裝在ZnO表面，改善ZnO的表面性質(zhì)。使用ZnO/PyM的器件電子遷移率相比單獨(dú)使用ZnO的器件提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。使用ZnO/PyM雙陰極界面層的PTB7-Th:PC71BM器件獲得了8.27%的器件效率，與只有ZnO作為界面層的標(biāo)準(zhǔn)器件相比，器件效率提高了20%，PyM的引入有效的提高了器件的JSC和FF，并且器件對(duì)PyM厚度不敏感，從而有利于實(shí)現(xiàn)大面積的卷對(duì)卷生產(chǎn)。ZnO/PyM雙陰極界

7、面層在PTB7:PC71BM器件中同樣取得了良好的應(yīng)用。在PTB7:PC71BM器件中對(duì)ZnO進(jìn)行PyM摻雜也取得了良好的效果。
　?。?）通過熱蒸鍍工藝制備了超薄金屬透明電極Glass/MoO3/Au/Ag。Au種子層的引入使Ag的厚度只有4nm時(shí)即可得到連續(xù)光滑的Ag薄膜。Glass/MoO3(3nm)/Au(2nm)/Ag(4nm)具有比ITO更光滑的表面。ZnO薄膜既可以作為減反層提高金屬電極的透過還可以作為陰極界面層修飾