聚合物太陽能電池的透明電極、傳輸層材料研究.pdf

1、聚合物太陽能電池具有制造簡單、成本低、有柔韌性、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點，在光伏電池領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，因而成為了近些年有機(jī)光電器件研究的前沿?zé)狳c之一。本文對聚合物太陽能電池的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和它的相關(guān)理論作了簡要介紹。目前，有機(jī)聚合物太陽能電池研究的熱點主要集中于材料的選擇和器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等方面。本文從優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究了一種TCO薄膜，為有機(jī)太陽能電池的透明電極材料的選擇作出了嘗試，并研究了傳輸層材料對基于P3HT：PCBM的聚合

2、物太陽能電池的性能的影響。
　　 作為常用的聚合物太陽能電池的透明電極，ITO的價格較為昂貴，人們研究采用新的透明導(dǎo)電薄膜來作為器件的透明電極。我們用磁控濺射技術(shù)在室溫下制備了透明導(dǎo)電的SnO2/Cu/SnO2多層膜，并利用霍爾效應(yīng)、四探針、透射譜等表征手段對制備出的樣品進(jìn)行表征。通過實驗，得到當(dāng)中間Cu層厚度為6nm時，薄膜性能最好，其在400-800nm的平均透過率為82.0％，方塊電阻為20.1Ω/sq.，表現(xiàn)出良好的可見

3、光透過性和導(dǎo)電性。
　　 垂直于襯底排列的ZnO納米線由于其結(jié)構(gòu)特點可為給體-受體材料提供更高的界面面積和更為有效的電子傳輸路徑被廣泛應(yīng)用于太陽能電池中。我們以溶膠凝膠法制備了ZnO種子層，用水熱法在其上生長了ZnO納米線陣列，并用X射線衍射、掃描電鏡、透射譜對其進(jìn)行表征。結(jié)果表明，我們用此簡單的方法在玻璃襯底上制備出了取向良好，排列緊密的ZnO納米線陣列。我們用磁控濺射技術(shù)沉積了ZnO薄膜用作結(jié)構(gòu)為ITO/ZnO/P3HT：P

4、CBM/Ag器件的電子傳輸層，并對它的光伏性能進(jìn)行了測試，得到其性能表現(xiàn)為開路電壓(Voc)為0.443V，短路電流密度(Jsc)為6.34mA/cm2，填充因子(FF)為21.9％，轉(zhuǎn)化效率為0.614％。
　　 我們采用磁控濺射技術(shù)沉積了三氧化鉬(MoO3)薄膜作為聚合物太陽能電池的空穴傳輸層，以替代PEDOT：PSS，制備了ITO/MoO3/P3HT：PCBM/Al器件，并同時制備了PEDOT：PSS器件作為對比。并利用X

5、射線衍射、透射譜等表征手段對濺射沉積的MoO3薄膜進(jìn)行表征。我們研究了MoO3薄膜的沉積溫度從室溫變化到400℃時對器件性能的影響，在400℃時得到器件的最佳性能，開路電壓Voc=0.587V，短路電流Jsc=8.42mm/cm2，填充因子FF為51.1％，轉(zhuǎn)換效率為2.53％，其性能優(yōu)于相同條件制備的PEDOT：PSS器件的轉(zhuǎn)換效率2.16％。我們同時作了器件的穩(wěn)定性測試。實驗得出，在器件無封裝保存在空氣中120小時時，PEDOT：P