復(fù)合陰極緩沖層提高CuPc-C60有機(jī)小分子太陽能電池性能的研究.pdf

1、近些年，太陽能電池憑借資源豐富、環(huán)保、可再生等優(yōu)點(diǎn)，得到了迅速發(fā)展，已成為解決化石能源危機(jī)的一個重要手段。有機(jī)太陽能電池與無機(jī)太陽能電池相比，成本低、可柔性制備、工藝簡單，在未來的社會生活中擁有無限的發(fā)展?jié)撃?，成為國?nèi)外研究的熱點(diǎn)。近十年來，有機(jī)太陽能電池能量轉(zhuǎn)化效率不斷提高，但是與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的要求仍有一定距離。同時，有機(jī)材料穩(wěn)定性差也是制約有機(jī)太陽能電池應(yīng)用的一個瓶頸。提高有機(jī)太陽能電池性能的主要途徑有新材料的研發(fā)和器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

2、由于有機(jī)材料與無機(jī)金屬電極接觸時產(chǎn)生能級匹配、界面缺陷，人們一般在受體材料與金屬電極之間引入陰極緩沖層，作為優(yōu)化器件性能的一種常用方法。不同陰極緩沖層可以實(shí)現(xiàn)改善接觸界面，防止水氧滲透，提高載流子傳輸、調(diào)節(jié)光場分布等某方面的功能。但是材料性質(zhì)的局限，單一陰極緩沖層通常對器件性能提高的作用有限甚至在某些方面產(chǎn)生負(fù)面影響。為了最大程度優(yōu)化器件的接觸界面，實(shí)現(xiàn)陰極緩沖層功能的最大化，進(jìn)一步提高器件的性能，本文結(jié)合不同緩沖層材料的性質(zhì)，引入復(fù)合

3、陰極緩沖層，主要從光學(xué)、電學(xué)兩個方面來提高器件性能。具體工作如下:
　　1、利用Alq3性質(zhì)比較穩(wěn)定，Alq3中摻入CsF有利于電子傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，將CsF摻入Alq3作為陰極緩沖層。當(dāng)摻雜濃度為4％，厚度為5nm時，器件效率達(dá)到為0.76％，與Alq3陰極緩沖層器件效率相比，提高為49％。同時，Alq3∶CsF保持了Alq3所具有的穩(wěn)定性，與未加陰極緩沖層的器件相比，半衰期提高了6倍，達(dá)到9.8小時。
　　2、利用BCP阻擋激

4、子和有利于電子傳輸?shù)男再|(zhì)，在Alq3∶CsF后增加一層BCP，進(jìn)一步提高電池效率。選擇Alq3∶CsF摻雜濃度為4％，厚度為5nm，BCP厚度為5nm時，器件效率達(dá)到最大為0.80％，在Alq3∶CsF器件的基礎(chǔ)之上，效率又提高了5.3％。
　　3、為了調(diào)節(jié)光場分布，增加電池活性層的光吸收，將CsF摻入C60作為陰極緩沖層。當(dāng)摻雜濃度為3％、厚度為20nm時，器件效率達(dá)到0.55％。相比于參考器件的效率，提高了34％。