醇溶性共軛聚合物在聚合物太陽(yáng)能電池陰極界面修飾的研究.pdf

1、聚合物太陽(yáng)能電池由于自身的實(shí)用性特點(diǎn)和加工優(yōu)勢(shì)而受到廣泛關(guān)注，是最有潛力實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池之一。近年來(lái)，新材料的合成和器件物理的發(fā)展推動(dòng)了聚合物太陽(yáng)能電池，不管從提高器件效率，還是提高器件穩(wěn)定性方面都取得了很大的進(jìn)步。雖然如此，但是到目前為止仍然沒(méi)有達(dá)到商業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，聚合物太陽(yáng)能電池還需要進(jìn)一步深入研究。合適的界面修飾層對(duì)器件的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要，因此近年來(lái)，對(duì)于器件界面修飾層的研究，也是一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)，特別是陰極界面

2、修飾層的研究。
　　本文圍繞聚合物太陽(yáng)能電池陰極界面修飾層進(jìn)行研究。在闡述了聚合物太陽(yáng)能電池的研究背景和發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上分析了對(duì)其研究的必要性，在此基礎(chǔ)上介紹了電極界面層的研究狀況。為了深入了解聚合物太陽(yáng)能電池器件，還對(duì)其完整制備工藝及測(cè)試過(guò)程進(jìn)行了闡述，并分析了其主要性能參數(shù)。在發(fā)現(xiàn)醇溶性共軛聚合物作為聚合物太陽(yáng)能電池器件陰極界面層所具有的明顯實(shí)用性?xún)?yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并合成了醇溶性共軛聚合物PBN和PBNBr。通過(guò)測(cè)試其薄膜的透

3、光率、對(duì)ITO粗糙度和功函數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)其具有較好的透光性、并且可以降低ITO功函數(shù)和改善ITO界面形貌。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)聚合物光伏器件為表征手段，首先對(duì)PBN和PBNBr作為倒置器件陰極界面修飾層進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)其皆有良好的電學(xué)和光學(xué)特性，并以P3HT:PC61BM為活性層制備出了光電轉(zhuǎn)換效率分別為4.24％和4.53%的性能比較優(yōu)異的倒置器件。ZnO由于具備比較好的光學(xué)特性和電學(xué)特性，也常用于倒置器件的陰極修飾層。但是有較多材料對(duì)其

4、界面進(jìn)行修飾后皆可提高其器件效率，因此本文也嘗試了使用PBN和PBNBr對(duì)ZnO界面進(jìn)行進(jìn)一步修飾，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PBN和PBNBr修飾ZnO后，可以明顯提高器件性能。由于PBN具備加工優(yōu)勢(shì)，鑒于此本文嘗試以P3HT:PC61BM為活性層，PBN則代替?zhèn)鹘y(tǒng)正置器件中的活波金屬（Ca、Mg等）作為器件的陰極界面修飾層制備了器件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PBN作為傳統(tǒng)正置器件的陰極修飾層可以顯著提高器件效率，說(shuō)明PBN也可以作為傳統(tǒng)正置器件的陰極界面修飾層。疊層

5、聚合物太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)是提高器件效率的有效方法，所以在以上基礎(chǔ)上，本文也嘗試將 PBN用于疊層器件的中間鏈接層，通過(guò)各條件的優(yōu)化，制備出了結(jié)構(gòu)為MoO3/Ag/PBN，并且具備良好的光學(xué)和電學(xué)性能的中間鏈接層。使用P3HT:PC61BM為上下子電池的活性層，以MoO3/Ag/PBN為中間鏈接層，制備出了開(kāi)路電壓得到有效疊加(1.19 V)，填充因子較高(62.91%)，光電轉(zhuǎn)換效率超過(guò)了3%的疊層器件，我們認(rèn)為如果選用性能優(yōu)異的吸收光譜互