基于光譜互補的無定形梯形聚合物的三元共混本體異質結聚合物太陽能電池.pdf

1、聚合物太陽能電池作為新型第三代光伏技術具有成本低廉、工藝簡單等優(yōu)點，且其光電轉換效率已經突破了10％。但對于傳統(tǒng)單給體二元共混聚合物太陽能電池體系，一直受限于狹窄的光吸收范圍和較低的光子捕獲能力，造成其光電轉換效率較低。
　　三元共混太陽能電池是傳統(tǒng)二元體系的延伸與發(fā)展，在繼承二元本體異質結太陽能電池工藝簡單的優(yōu)點上，又綜合利用了兩個不同帶隙給體對光吸收增強的特性，以此打破光吸收的限制，提高聚合物太陽能電池的效率。然而，由于電子給

2、體材料的化學結構和結晶性都會影響共混物的微觀形貌，因此，相較于二元共混體系，三元共混太陽能電池的活性層微觀形貌調控更為復雜，這也給選擇合適的電子給體材料帶來了困難，從而限制了三元共混體系的發(fā)展和應用。最近，不同帶隙的梯形聚合物不斷涌現，同時由于其側鏈阻礙了聚合物主鏈的有序堆砌，大部分梯形聚合物均表現出無定形特征。因此，利用無定形梯形聚合物作為電子給體材料，可以簡單地通過光譜互補原則來選擇電子給體，在無需考慮形貌調控的基礎上，方便地實現活

3、性層吸收范圍的調控。
　　基于此，本文中利用了兩種光譜互補的梯形聚合物（LP）——聚聯苯并三噻吩-并噻吩苯硫基二氟代苯并噻二唑（PIDTT-DFBT-TT，LP1）和聚聯苯并三噻吩-菲并喹喔啉（PIDTT-PhanQ，LP2)與[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC71BM)形成共混體系，制備三元共混太陽能電池。由于這兩種梯形聚合物都屬于無定形聚合物，所以聚合物的比例和器件制備過程都不會對活性層的形貌產生很大的影響，因此，本共混

4、體系可以忽略對傳統(tǒng)異質結太陽能電池至關重要的形貌問題對器件效率產生的影響。本文通過控制不同聚合物的質量比來制備器件，探尋效率提高的原因。發(fā)現當聚合物質量比為LP1: LP2=0.5:0.5時，其太陽能電池的器件效率最高，達到了7.62%。研究認為，在聚合物質量比LP1: LP2=0.5:0.5時，兩種聚合物的光譜互補效果達到最大，從而增大了太陽能電池的光電流，即使開路電壓有所減小，但最終的器件效率還是得到了提高。當其中一種聚合物含量過高