基于單壁碳納米管和單層石墨的有機(jī)光伏電池的研究.pdf

1、碳納米管作為具有極高電荷傳輸能力的一維納米導(dǎo)線，人們已經(jīng)將其廣泛用于光電子器件如場(chǎng)效應(yīng)晶體管，有機(jī)光伏電池等的制備。而碳納米管在光伏器件活性層中的分散很差，這大大影響器件的性能。本研究采用一種側(cè)鏈中帶有萘環(huán)的新型的聚苯撐乙炔(PPE)共軛高分子材料對(duì)SWNTs實(shí)現(xiàn)了良好的分散。使用SWNTs/PPE作為有機(jī)光伏電池的活性層材料，制作了光伏電池，其結(jié)構(gòu)為ITO(～17Ωsq-1)/PEDOT:PSS(30nm)/PPE:SWNTs(100

2、nm)/LiF(1nm)/Al(80nm)。我們獲得了開路電壓為1.04V，短路電流為0.25mAcm-2，與而具有相同結(jié)構(gòu)的基于P30T/SWNTs的光伏電池轉(zhuǎn)化率相當(dāng)(開路電壓為0.6V，短路電流0.3mAcm-2)，而電壓很高。 本研究將有機(jī)可溶解的單層石墨材料作為新型受體材料與P3HT和P30T復(fù)合用在本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)光伏電池中。這種功能化的單層石墨可以很容易的溶解在有機(jī)溶劑中與P3HT或P30T形成均一分散的復(fù)合材料。單

3、層石墨與P3HT或P30T之間具有很強(qiáng)的電子相互作用和能量轉(zhuǎn)移，這就使它能作為一種有效的受體材料用在本體異質(zhì)結(jié)光伏電池中。通過控制對(duì)基于單層石墨/P3HT的光伏器件的熱處理可以顯著提高它的光電轉(zhuǎn)化效率，在AM1.5G強(qiáng)度為100mW的模擬太陽(yáng)光的照射下，具有ITO(～17Ωsq-1)/PEDOT:PSS(40nm)/P3HT:單層石墨(100nm)/LiF(1nm)/Al(70nm)結(jié)構(gòu)器件產(chǎn)生的Voc為0.70V，Jsc為4.0mA-

4、2，η為1.1％。影響光伏器件性能的諸多因素當(dāng)中，電荷的收集是一個(gè)非常重要的因素。為改善空穴在電極處的收集，人們通常使用PEDOT:PSS作為緩沖層來修飾銦錫玻璃(ITO)電極。因此PEDOT:PSS緩沖層的電學(xué)性質(zhì)對(duì)整個(gè)器件的性能具有至關(guān)重要的影響。我們將單層石墨引入到光伏器件的活性層之中并制備了具有ITO/緩沖層(40nm)/P3HT:PCBM(1:0.6，100nm)/LiF(1nm)/Al(70nm)的器件。該器件顯示出了3.8