有機太陽能電池中光電流-溫度特性的研究.pdf

1、有機太陽能電池具有輕薄、柔性可卷曲、材料來源豐富、容易通過卷對卷生產等工藝大面積制備等優(yōu)點，被認為是新型潔凈能源的典型代表。目前有機太陽能電池的光電轉化效率和穩(wěn)定性與傳統(tǒng)的硅電池相比依然較低，一些機理性的問題依然有待深入探討。有機太陽能電池是將光能轉化為電能的裝置，有機太陽能電池的性能主要由開路電壓、短路電流、填充因子和轉化效率等參數(shù)來衡量。事實上，有機太陽能電池的性能通常很容易受各種因素的影響，如材料的種類和純度，薄膜的形貌，水氧等氣

2、氛以及光照、溫度等。其中溫度是影響有機電子器件性能的一個最常見的因素。有機太陽能電池中光電流的產生是一個相對復雜的過程，主要包含光吸收和激子的產生，激子擴散，激子拆分，自由電荷傳輸和收集這四個基本過程，而這四個過程都與溫度有很大關聯(lián)。因此深入研究有機太陽能電池的溫度特性對于探討電池的機理和提高電池性能就顯得尤為重要。
　　本研究主要內容包括：⑴基于CuPc/C60異質結太陽能電池光電流溫度關系的研究。利用探針臺我們實現(xiàn)了從77 K

3、到300 K溫度的精確測量和控制，結合自己搭建的光路系統(tǒng)，我們首次獲得了低溫下酞菁銅(CuPc)薄膜的吸收譜，并發(fā)現(xiàn)CuPc薄膜在530-800 nm范圍內的吸收譜幾乎不隨溫度變化，進而算得不同溫度下光生激子數(shù)和光吸收效率也是幾乎不變的。我們還首次測量了低溫下基于CuPc/C60異質結的太陽能電池的外量子效率譜(EQE)，發(fā)現(xiàn)隨著溫度從77 K上升到300 K，EQE也呈現(xiàn)出單調增加的變化，平均增加速率為0.12％/K。通過對EQE影響

4、因素的具體分析，我們認為器件光電流的增加主要是源于激子擴散和激子拆分效率隨溫度的增加而增加，而非其他文獻所認為的載流子遷移率的增加。⑵基于Pentacene/C60異質結太陽能電池光電流-溫度關系的研究。并五苯(pentacene)是一種具有更好光譜匹配度的小分子給體材料，并且不同于CuPc等材料，在pentacene中存在著單線態(tài)裂變的物理過程。該非絕熱過程是指一個單線態(tài)激子分裂成兩個三線態(tài)激子，進而產生四個電荷的過程，這對于提高電池