有機(jī)光伏太陽(yáng)能電池中電子收集層的研究.pdf

1、將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能的光伏技術(shù)是一種很有前途的能源危機(jī)解決方案。目前的研究集中于尋找一種低成本高效率的太陽(yáng)能電池。而有機(jī)半導(dǎo)體由于低溫制備工藝、質(zhì)量輕、可柔性制備和廉價(jià)的太陽(yáng)能等眾多優(yōu)勢(shì)顯示了巨大的希望。制備高效的有機(jī)光伏太陽(yáng)能電池需要系統(tǒng)的考慮三個(gè)關(guān)鍵部分:材料的設(shè)計(jì)、形貌的控制和界面修飾。本文首先介紹了太陽(yáng)能電池的發(fā)展前景,其次給出了有機(jī)光伏太陽(yáng)能電池的基本原理以及研究進(jìn)展,接著圍繞基于P3HT:PCBM體系的有機(jī)光伏太陽(yáng)能電池的

2、陰極修飾層的研究來改善載流子的傳輸和分離,從而提高器件的能量轉(zhuǎn)換效率。具體內(nèi)容如下：
　?、叛芯苛薾型摻雜有機(jī)小分子陰極修飾層的高效倒置有機(jī)光伏太陽(yáng)能電池,此小分子陰極修飾層是由Cs2CO3:Alq3組成。通過優(yōu)化Cs2CO3:Alq3層的摻雜濃度和厚度,可獲得最高4.83％能量轉(zhuǎn)換效率。通過光電子能譜和電學(xué)測(cè)試,發(fā)現(xiàn)Cs2CO3摻雜可誘導(dǎo)ITO/Cs2CO3:Alq3/PCBM界面處適當(dāng)?shù)哪芗?jí)對(duì)齊,并增加有機(jī)電子收集層的體電阻,

3、從而有利于電子從Cs2CO3:Alq3提取至ITO陰極。此外,光學(xué)模擬表明Cs2CO3:Alq3層可充當(dāng)光學(xué)間隔來調(diào)節(jié)最高入射光強(qiáng)在活性層區(qū)域內(nèi),有效的吸收和電荷分離。
　?、铺岢隽艘粋€(gè)新概念使用全有機(jī)載流子收集層制備的有機(jī)光伏太陽(yáng)能電池,使用溶液旋涂方法得到的Bphen作為電子收集層,HAT-CN作為空穴收集層。與使用常規(guī)溶劑氯苯制備的電子收集層相比較,無氯溶劑(甲酸和甲醇)制備的電子收集層擁有較好的溶解性、表面形貌和環(huán)境保護(hù)等

4、優(yōu)勢(shì)?；跓o氯溶劑制備電子收集層的有機(jī)光伏太陽(yáng)能電池存在較好的光電性能,特別是甲酸為溶劑的器件可獲得高達(dá)4.3％的能量轉(zhuǎn)換效率。此外,引入一種強(qiáng)的電子受體材料HAT-CN作為空穴收集層,展示了不同的空穴提取的機(jī)理,HAT-CN可作為從鋁電極注入的電子和從給體材料提取的空穴的電荷復(fù)合區(qū)。由于載流子收集層擁有優(yōu)異的載流子提取性能,低溫制備工藝和環(huán)境保護(hù)等性能,提供了開啟環(huán)境友好型能源的簡(jiǎn)易方法。
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