基于PEDOT-PSS的半透明聚合物太陽能電池的研究.pdf

1、最近幾十年來，對能源與日俱增的需求推動著太陽能電池等可再生能源不斷的發(fā)展。其中，聚合物太陽能電池（Polymer solar cells，PSCs）作為有機太陽能電池中的一員，具有成本低廉、原料來源豐富多樣、制備工藝簡單（旋涂法）并且能夠在柔性襯底上卷對卷的大面積生產(chǎn)等獨特的優(yōu)勢，成為廣大研究者關注的焦點。有機材料對光選擇吸收的特性使得聚合物太陽能電池能夠應用于透明或半透明的PSCs，而透明/半透明電池在建筑物、車窗、串聯(lián)電池中有著巨大

2、的應用價值，因此這也成為了我們本文研究的重點。本文主要是圍繞基于 PEDOT:PSS的半透明聚合物電池的制備與優(yōu)化以及該電池在光照下的穩(wěn)定性展開研究的，以下為具體的工作內(nèi)容：
　　(1)聚乙二醇摻雜的PEDOT:PSS作為透明電極應用于半透明聚合物太陽能電池
　　新型導電聚合物材料 PEDOT:PSS在可見光范圍內(nèi)有很高的透過率，但其電導率不高阻礙了電荷的傳輸。有研究表明，一些極性溶劑的摻雜可以提高其電導率。所以實驗中采用聚

3、乙二醇(PEG)摻雜后的PEDOT:PSS溶液作為透明電極，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEIE/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS(PEG)的倒置半透明聚合物電池。制備過程中，為了使水溶液的PEDOT:PSS(PEG)能夠均勻的旋涂于活性層上形成透明頂電極，我們通過對活性層進行等離子處理改善了其表面親水性（接觸角由97.2°減小為7.1°）。實驗中采用不同PEG濃度摻雜的PEDOT:PSS作為透明電極制備半透明電池，并在相同條件下測試了電

4、池的I-V性能，實驗結(jié)果表明，當PEG的摻雜濃度為2％時，獲得性能最優(yōu)的電池，其轉(zhuǎn)化效率為0.98%。經(jīng)測試，通過以上方法制備的半透明電池在400-760 nm的可見光范圍內(nèi)平均透射率為47.7%。整個半透明電池的制備過程采用簡單的全旋涂方法，避免了真空系統(tǒng)的使用，降低了電池制備的成本。
　　(2)基于PEDOT:PSS的半透明聚合物太陽能電池在光照下穩(wěn)定性的研究
　　穩(wěn)定性是電池性能的一個重要指標。我們對制備的半透明電池在

5、光照下的穩(wěn)定性展開了研究。實驗中，采用 AM1.5 G(100 mW/cm2)的模擬太陽光對基于PEDOT:PSS(PEG)的半透明電池進行不同光照時間處理，結(jié)果表明電池的性能隨著光照時間的增加而提高，在光照15 min后，性能達到飽和，此時轉(zhuǎn)化效率為1.58%。通過研究不同波段光照處理后的半透明電池，制備標準倒置聚合物太陽能電池與半透明電池作對比，可以得出模擬太陽光中波長小于450 nm的紫外光部分對半透明電池性能的提高起主要貢獻，通

6、過改變PEDOT:PSS(PEG)層導電性，改善PEDOT:PSS(PEG)與活性層之間界面提高電池的性能。隨后測試了半透明電池光照處理前后的電化學阻抗譜，并且研究了PEDOT:PSS(PEG)薄膜光照處理前后AFM圖的變化，結(jié)果表明在紫外光光照的處理下，PEDOT鏈的構(gòu)象發(fā)生變化使PEDOT鏈更有效的鏈接，因此提高了PEDOT:PSS(PEG)的導電性最終提高電池的性能。這是光照處理后性能提高的主要原因，另一個性能提高的原因是光照處理