無ITO倒置聚合物太陽能電池制備與優(yōu)化的研究.pdf

1、聚合物太陽能電池在近20年得到了廣泛的關注和深入的研究，轉化效率已經突破10％的大關。相比于傳統(tǒng)的硅基太陽能電池，它擁有低成本、柔性、質量輕等獨有特質。如今該領域的研究重點主要是:優(yōu)化器件結構、制備高性能材料、理解物理機理以及增強光學吸收等。本文的工作旨在充分實現(xiàn)聚合物太陽能電池的這些優(yōu)勢，為器件制備技術的產業(yè)化打下基礎。在器件制備中，銦錫氧化物(ITO)透明電極在聚合物太陽能電池中有廣泛應用，但是它在地球的儲量有限，成本高，且彎曲柔性

2、有限。因此，為了解決這一問題，本文工作主要圍繞無ITO倒置型聚合物太陽能電池的制備以及優(yōu)化而展開。
　　首先，基于光學傳輸矩陣方法，我們?yōu)闊oITO倒置型聚合物太陽能電池建立了相關光學薄膜模型，對其光學特性進行分析和優(yōu)化。主要研究了器件中的金屬反射電極反射率對器件性能的影響、半透明器件的光學特性以及電子傳輸層光學厚度對器件吸收性能的影響。該方法對實際的器件制備具有一定的理論指導作用，并能對器件部分物理現(xiàn)象做出理論解釋?；谠摾碚撃M

3、，本工作還對結構為基板/鋁電極/氧化鈦/功能層/透明電極的無ITO倒置型聚合物太陽能電池進行了實例的制備和工藝優(yōu)化，并進一步研究了器件的工作穩(wěn)定性和使用壽命，創(chuàng)新性的提出了使用原子層沉積技術沉積氧化鋁薄膜作為電池的封裝層，以提高器件的壽命，工作中結合光學模擬，優(yōu)化了器件結構參數。實驗證明了原子層沉積的氧化鋁薄膜具有卓越的水氧阻隔能力，能夠有效的延長了器件的使用壽命，促進了商業(yè)化應用。
　　為了促進實現(xiàn)電池的規(guī)?；a，避免真空制備

4、環(huán)境，兼容卷對卷制備工藝，全溶液法器件制備工藝是目前重要的研究方向?；诘怪眯推骷Y構的研究基礎，我們進而研究了全溶液法的低成本印刷銅電極制備，用以取代傳統(tǒng)的蒸鍍金屬電極。本工作全面研究了印刷銅電極的形貌、成分、導電性以及抗機械彎曲特性。研究表明該電極在導電性和平整性上接近蒸鍍銅電極，并在彎曲特性上有大幅度的提高，通過1000次快速彎曲測試，導電性仍能夠保持穩(wěn)定。而且基于該電極的器件性能達到了同領域的領先水平，轉化效率達到了2.77％，

5、同時在彎曲特性上遠遠優(yōu)于基于蒸鍍銅電極的參比器件。
　　另一方面，通過簡易、低成本的光學方法提升聚合物太陽能電池的轉化效率是本文聚合物太陽能電池中著重于光學問題的一個主要研究工作。工作從三方面展開:(1)內嵌一維光柵的聚合物太陽能電池，(2)金屬二維光柵電極的無ITO倒置型聚合物太陽能電池，(3)錐形的無ITO倒置型聚合物太陽能電池。該工作一方面通過簡單的摩擦方法在電池的空穴傳輸層內形成一維光柵結構以及全溶液法制備金屬銅光柵電極，