無(wú)ITO倒置聚合物太陽(yáng)能電池制備與優(yōu)化的研究.pdf

1、聚合物太陽(yáng)能電池在近20年得到了廣泛的關(guān)注和深入的研究，轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)突破10％的大關(guān)。相比于傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池，它擁有低成本、柔性、質(zhì)量輕等獨(dú)有特質(zhì)。如今該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)主要是:優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)、制備高性能材料、理解物理機(jī)理以及增強(qiáng)光學(xué)吸收等。本文的工作旨在充分實(shí)現(xiàn)聚合物太陽(yáng)能電池的這些優(yōu)勢(shì)，為器件制備技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化打下基礎(chǔ)。在器件制備中，銦錫氧化物(ITO)透明電極在聚合物太陽(yáng)能電池中有廣泛應(yīng)用，但是它在地球的儲(chǔ)量有限，成本高，且彎曲柔性

2、有限。因此，為了解決這一問(wèn)題，本文工作主要圍繞無(wú)ITO倒置型聚合物太陽(yáng)能電池的制備以及優(yōu)化而展開(kāi)。
　　首先，基于光學(xué)傳輸矩陣方法，我們?yōu)闊o(wú)ITO倒置型聚合物太陽(yáng)能電池建立了相關(guān)光學(xué)薄膜模型，對(duì)其光學(xué)特性進(jìn)行分析和優(yōu)化。主要研究了器件中的金屬反射電極反射率對(duì)器件性能的影響、半透明器件的光學(xué)特性以及電子傳輸層光學(xué)厚度對(duì)器件吸收性能的影響。該方法對(duì)實(shí)際的器件制備具有一定的理論指導(dǎo)作用，并能對(duì)器件部分物理現(xiàn)象做出理論解釋?；谠摾碚撃M

3、，本工作還對(duì)結(jié)構(gòu)為基板/鋁電極/氧化鈦/功能層/透明電極的無(wú)ITO倒置型聚合物太陽(yáng)能電池進(jìn)行了實(shí)例的制備和工藝優(yōu)化，并進(jìn)一步研究了器件的工作穩(wěn)定性和使用壽命，創(chuàng)新性的提出了使用原子層沉積技術(shù)沉積氧化鋁薄膜作為電池的封裝層，以提高器件的壽命，工作中結(jié)合光學(xué)模擬，優(yōu)化了器件結(jié)構(gòu)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)證明了原子層沉積的氧化鋁薄膜具有卓越的水氧阻隔能力，能夠有效的延長(zhǎng)了器件的使用壽命，促進(jìn)了商業(yè)化應(yīng)用。
　　為了促進(jìn)實(shí)現(xiàn)電池的規(guī)?；a(chǎn)，避免真空制備

4、環(huán)境，兼容卷對(duì)卷制備工藝，全溶液法器件制備工藝是目前重要的研究方向?；诘怪眯推骷Y(jié)構(gòu)的研究基礎(chǔ)，我們進(jìn)而研究了全溶液法的低成本印刷銅電極制備，用以取代傳統(tǒng)的蒸鍍金屬電極。本工作全面研究了印刷銅電極的形貌、成分、導(dǎo)電性以及抗機(jī)械彎曲特性。研究表明該電極在導(dǎo)電性和平整性上接近蒸鍍銅電極，并在彎曲特性上有大幅度的提高，通過(guò)1000次快速?gòu)澢鷾y(cè)試，導(dǎo)電性仍能夠保持穩(wěn)定。而且基于該電極的器件性能達(dá)到了同領(lǐng)域的領(lǐng)先水平，轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了2.77％，

5、同時(shí)在彎曲特性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于基于蒸鍍銅電極的參比器件。
　　另一方面，通過(guò)簡(jiǎn)易、低成本的光學(xué)方法提升聚合物太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率是本文聚合物太陽(yáng)能電池中著重于光學(xué)問(wèn)題的一個(gè)主要研究工作。工作從三方面展開(kāi):(1)內(nèi)嵌一維光柵的聚合物太陽(yáng)能電池，(2)金屬二維光柵電極的無(wú)ITO倒置型聚合物太陽(yáng)能電池，(3)錐形的無(wú)ITO倒置型聚合物太陽(yáng)能電池。該工作一方面通過(guò)簡(jiǎn)單的摩擦方法在電池的空穴傳輸層內(nèi)形成一維光柵結(jié)構(gòu)以及全溶液法制備金屬銅光柵電極，