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1、CuS纳米掺杂聚合物光伏器件中的电荷传输第18卷第2期2007年2月光电子?激JournalofOptoelectronics?LaserVo1.18No.2Feb.2007CuS纳米掺杂聚合物光伏器件中的电荷传输靳辉,侯延冰一,唐爱伟,腾枫(北京交通大学光电子技术研究所,教育部发光与显示开放实验室,北京100044)摘要:制备了CuS纳米颗粒掺杂聚合物MEH-PPV的光伏器件.研究了3种MEH-PPV/CuS掺杂比例(1:1.00,1:1.25,1:2.50)光伏器件的光电流响应谱与动态双脉冲光电流响应,结果表明:CuS良好的导电
2、性可以改善器件中的载流子传输,从而提高光电流响应值;在较低的CuS纳米颗粒掺杂浓度下,MEH-PPV与CuS纳米颗粒间形成的界面有可能造成电荷积累,会直接影响到光电流响应值;在CuS纳米颗粒掺杂浓度较高时,电荷积累现象基本消失,这是因为高浓度时形成的聚集相改善了两种载流子的传输,抑制了MEH-PPV/CuS界面的电荷积累.关键词:光伏特性;载流子传输;聚合物;纳米颗粒中图分类号:TN364文献标识码:A文章编号:1005—0086(2007)02—0136—04CarrierTransportinPhotovoltaicDevice
3、sBasedonPolymer/CuSNanoparticlesCom—positesJINHui,HOUYan-bing一,TANGAi—wei,TENGFeng(InstituteofOptoelectronicTechnology,KeyLaboratoryofLuminescenceandOpticalInformation,EMC,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:Thetransportmechanismofphotogenemtedcarrie
4、rsinthecompositefilmsbasedonpolyp2一methoxy,5一(2'一ethyl—hexyloxy)一1,4,-phenylene-Vinylene](MEH-PPV)dopedwithCuSnanoparticlesisinvestigatedbythesteady-statephoto—currentspectraanddynamicdouble-pulsephotocurrentresponse.Anobviouschargingeffectisfoundatlowerconcentrationof
5、CuSnanoparticles,whileathighconcentration,thesanlefeatureisabsent.ThechargingeffectisattributedtOchargeaccumulationattheinterfacebetweenM旺H—PPVandCuSnanoparticles.whichdirectlydestroysthephotocurrentresponsesofcompositedevices.ItisconcludedthatdopingCuSintoM旺H_PPvatlow
6、concentrationcausestrapstates,andfillingandemptyingtrapsleadstOcharginganddischargingdfectrespectively.AthighconcentrationofCuSnanoparticles,theaggrega—tionscalebecomeslargerandthedoublepolartransportofchargecarriersisimproved,whichinhibitsthechargeaccumula—tionatthein
7、terfaceofMEH-PPV/CuS.Keywords:photovoltaic;carriertransport;polymer;nanoparticles1引言近年,聚合物与无机纳米材料复合结构在光电器件中的应用受到广泛关注[卜5],无机纳米材料的优良特性引起了人们的高度重视[6卅].其中,由于CuS可以形成复杂的结构和价态,又可作为染料,催化剂等;更重要的是,它是一种具有高导电率的n型无机半导体材料,将它的纳米颗粒掺杂到聚合物中有可能改善载流子的传输.因此,CuS成为研究的一个热点[10.11].本文首先用微乳法制备了Cu
8、S纳米颗粒,并将其掺杂到聚合物MEH—PPV溶液中,随后用甩涂法得到MEH—PPV/CuS纳米颗粒复合光伏器件.研究了不同掺杂比例复合器件的稳态和脉冲光电流谱,结果表明:CuS纳米颗粒的掺入增加了离化界面,提高了光生激子的离化率,发挥
