有機(jī)太陽(yáng)能電池和鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中界面緩沖層的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和化石能源的日益緊缺，人類對(duì)開(kāi)發(fā)利用新能源的需求變得更加迫切，基于光伏技術(shù)的太陽(yáng)能電池應(yīng)運(yùn)而生。基于對(duì)太陽(yáng)能電池的市場(chǎng)化應(yīng)用方面考慮，太陽(yáng)能電池的研究以低成本、高效率及制備工藝簡(jiǎn)單可控為目標(biāo)。有太陽(yáng)能電池具有質(zhì)量輕，制備所需的能耗少，柔性好等優(yōu)點(diǎn)被受關(guān)注。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池則以低成本高效率的優(yōu)勢(shì)成為太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的新寵兒。太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換過(guò)程主要由光子吸收，激子產(chǎn)生，激子分離和電荷提取組成，提高太陽(yáng)能電池的效率主要通過(guò)

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，界面調(diào)控和形貌修飾等方式實(shí)現(xiàn)。本文利用界面調(diào)控的方法在有機(jī)太陽(yáng)能電池和鈣鈦礦太陽(yáng)能電池通過(guò)引入界面緩沖層來(lái)提高和改善器件的性能及制備工藝。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、乓肓艘环N具有很強(qiáng)的電子接受能力的有機(jī)小分子材料HAT-CN作為空穴提取層應(yīng)用于倒置有機(jī)太陽(yáng)能電池器件中，并將其夾在Al電極和活性層之間。與傳統(tǒng)的p型材料不同，HAT-CN空穴提取層提供了一個(gè)電子和空穴再?gòu)?fù)合的區(qū)域。由于很好的能級(jí)匹配，HAT-CN空穴提取層

3、可以使由Al電極注入的電子與從P3HT提取的空穴相復(fù)合。通過(guò)引入HAT-CN空穴提取層，基于P3HT∶ICBA活性層的倒置有機(jī)太陽(yáng)能電池器件獲得了6.2％的能量轉(zhuǎn)換效率。與常規(guī)所使用的MoO3空穴提取層制備的器件具有可比性，而作為有機(jī)小分子材料，HAT-CN空穴提取層在低溫條件下即可制備而成。
　?、茦?gòu)建一種電子提取層(EEL)并應(yīng)用于倒置有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池器件中。該電子提取層是由一類新的有機(jī)材料p-PPtNT和碳酸銫(Cs2C

4、O3)共同組合而成，用作復(fù)合電子提取層(CEEL)。該復(fù)合電子提取層應(yīng)用于基于P3HT∶PCBM活性層的倒置有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池器件中，器件獲得了理想的4.15％的能量轉(zhuǎn)換效率。與沒(méi)有使用電子提取層的器件相比，使用復(fù)合電子提取層的器件效率提高了近220個(gè)百分點(diǎn)。而與基于ZnO電子提取層制備的器件也同樣具有可比性。實(shí)驗(yàn)分析表明，基于復(fù)合電子提取層制備的倒置有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池器件，其能量轉(zhuǎn)換效率的顯著提高主要是由于在活性層與電極之間加入復(fù)

5、合電子提取層使活性層與電極界面形成歐姆接觸以及電子提取勢(shì)壘降低。
　?、菍?duì)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的界面緩沖層進(jìn)行研究。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)引入PEDOT∶PSS空穴提取層材料和PCBM電子提取層材料分別替代傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件中所使用的spiro-OMeTAD和TiO2材料，采用一步溶液法制備出ITO/PEDOT∶PS S/CH3NH3PbI3-xClx/PCBM/Ag結(jié)構(gòu)的平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件。通過(guò)優(yōu)化引入的界面緩沖層及