混合給體有機(jī)小分子光伏器件性能的研究.pdf

1、太陽能電池是當(dāng)今利用太陽能的主要方式之一，有機(jī)薄膜太陽能電池以其成本低、材料來源廣泛、制作工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國的密切關(guān)注，但是和無機(jī)太陽能電池相比，其效率還是偏低。
　　首先研究了陰極修飾層 Bphen在有機(jī)薄膜太陽能電池中的作用，制備了有機(jī)太陽能電池：ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Bphen/Ag。隨著 Bphen緩沖層厚度的增加，短路電流密度Jsc先增大后減??；當(dāng)Bphen的厚度增加到10 nm時(shí)，短

2、路電流密度達(dá)到最大值，為12.64 mA/cm2，開路電壓從0.06 V增加到0.56 V，提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。陰極修飾層 Bphen的加入，有效的提高了器件的開路電壓和短路電流密度等參數(shù)，從而提高了柔性有機(jī)薄膜光伏器件的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　其次基于上述中 Bphen作為陰極緩沖層的這一結(jié)構(gòu)，對(duì)薄層雙給體型器件進(jìn)行了研究。首先采用Pentacene和Rubrene的組合，制作了器件ITO/PEDOT:PSS/P entacene/R

3、ubrene/C60/Bphen/Ag，結(jié)果顯示，器件Pentacene(5 nm)/Rubrene(15 nm)的電池效率提升最大，從最低單給體結(jié)構(gòu)的0.821％提高到了1.132%，開路電壓從最低的0.35 V提高到了0.67 V。然后我們采用了Rubrene/SubPc的組合，在此組實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)換效率最高的為器件 Rubrene(5 nm)/SubPc(15 nm)，為1.775%。最后的一組的Irppy3/Rubrene結(jié)構(gòu)中，器

4、件D即Irppy3(5 nm)/Rubrene(15 nm)，效率最高，達(dá)到了1.176%。上述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了雙給體薄層型結(jié)構(gòu)可大大提升電池器件的效率。
　　最后在薄層雙給體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將兩層給體互相摻雜混合。首先采用的是Rubrene和SubPc的組合，給體層厚度為20 nm，控制Rubrene和SubPc的混合比例為1:0，3:1，1:1，1:3，0:1?；旌闲徒Y(jié)構(gòu)的器件的最大效率比薄層中的器件的最大效率提高了37.4%。其次采

5、用的是Pentacene和Rubrene作為實(shí)驗(yàn)材料，給體層厚度同樣為20 nm，控制Pentacene和Rubrene的混合比例為1:0，3:1，1:1，1:3，0:1。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，Pentacene和Rubrene這兩種材料組合中，薄層型結(jié)構(gòu)最高轉(zhuǎn)換效率為1.312%，混合型中為1.580%，提高了20.4%；Rubrene和SubPc這兩種材料組合中，薄層型結(jié)構(gòu)中最高轉(zhuǎn)換效率為1.775%，混合型中為2.440%，提高了