無銦透明電極制備及其印刷聚合物太陽能電池.pdf

1、聚合物太陽能電池因?yàn)槠淇蓮澱坌浴⑤p便等特點(diǎn)成為第三代太陽能電池探究的熱點(diǎn)問題。普通的聚合物太陽能電池往往是基于 ITO玻璃透明電極的小面積器件。因?yàn)槠洳捎眯糠绞街苽浜?ITO電極易脆性的問題成為限制聚合物電池發(fā)展的瓶頸。為了結(jié)合太陽能電池研究和獲取合適的器件方式，印刷制備ITO-free薄膜太陽能電池器件成為了本文的研究目標(biāo)和主要內(nèi)容。研究這一問題，作者通過三部進(jìn)行探索。
　　首先，針對現(xiàn)在經(jīng)典傳統(tǒng)的器件結(jié)構(gòu)的問題，提出了改善器

2、件濕法加工性和簡化器件結(jié)構(gòu)的目標(biāo)。通過水熱法加工制備15 nm的MoO3納米粒子，在分散劑的輔助下實(shí)現(xiàn)了溶液制備MoO3陽極界面層，從而避免了傳統(tǒng)的真空蒸鍍制備陽極界面層的工藝。針對簡化器件結(jié)構(gòu)，通過引入高結(jié)晶性小分子F4TCNQ加入到經(jīng)典的P3HT:PCBM活性層中，由于F4TCNQ可以和給體P3HT發(fā)生相互作用，從而誘導(dǎo)本體異質(zhì)結(jié)活性層結(jié)晶和形成垂直相分離且有益器件效率的結(jié)構(gòu)。通過這樣的修飾，避免了熱退火并且簡化了器件結(jié)構(gòu)。

3、　　此外，制備基于新型透明電極的太陽能電池玻璃。通過在銀納米線導(dǎo)電墨水中引入剝離分散的 MoS2納米片，可以有效抑制銀納米線的沉降現(xiàn)象，并且MoS2納米片可以降低銀納米線薄膜的節(jié)點(diǎn)電阻和抑制銀納米線在空氣中的氧化。所制備的發(fā)電玻璃可以對LED燈供電，這為光伏建筑一體化提供了一種新思路。
　　導(dǎo)電高分子材料是一種熱點(diǎn)新型導(dǎo)電材料，針對PEDOT:PSS導(dǎo)電材料中， PSS絕緣材料過多的問題。我們通過將制備的磺化碳納米管作為第二種聚合

4、模板，室溫原位聚合PEDOT:PSS:SCNT導(dǎo)電材料，通過磺化碳納米管的引入可以大大降低PSS的含量，從而從根本上提高導(dǎo)電墨水的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率超過3500 S cm-1。基于此透明電極制備的有機(jī)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)9.9％。因?yàn)镻EDOT:PSS導(dǎo)電材料溶液加工、粘附性強(qiáng)、便于柔性加工的特點(diǎn)，成為了首要研究目標(biāo)。為了提高PEDOT:PSS導(dǎo)電材料的電導(dǎo)性和相關(guān)的機(jī)械穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)研究制備了高分散性的功能化碳材料(酸化碳納米管和乙基

5、纖維素:石墨烯)，利用二者高分散性的特點(diǎn)將其摻雜到PEDOT:PSS導(dǎo)電材料中。研究表明，功能化碳材料與PEDOT有相互作用，發(fā)生由苯式結(jié)構(gòu)向醌式結(jié)構(gòu)的變化，從而提高電導(dǎo)率。在卷對卷加工制備透明電極的過程中，主要采用凹版印刷和狹縫擠出涂布加工制備電極。通過控制卷對卷的涂速比，從而制備了透光性為80%左右，方塊電阻約為15? sq-1的透明導(dǎo)電薄膜。研究發(fā)現(xiàn)通過，卷對卷工藝的后處理，可以對PEDOT:PSS薄膜進(jìn)行洗脫作用，減少PSS的含