聚合物有机太阳电池的研究

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1、摘要摘要近年来聚合物有机太阳电池备受关注，它具有成本低廉，制备工艺简单，材料的化学特性可裁剪等优点，尤其以P3HT：PCBM为体系的体相异质结太阳电池更是取得了很大的发展。本文以glass／ITO／PEDOT：PSS／P3HT：PCBM／AI作为电池基本结构，详细研究了PEDOT：PSS空穴传输层和P3HT：PCBM活性层的材料特性，然后给出电池的初步优化结果。首先研究了退火和掺杂对PEDOT：PSS薄膜光电性能的影响。研究发现在本实验范围内薄膜的电导率随退火温度和退火时间的增加均呈现出最大值，这与薄膜的表面形貌是密切相关的；

2、并且由于材料的亲水性导致了真空条件下比氮气和空气条件下退火薄膜的电导率要高。掺杂N，N．二甲基甲酰胺和乙二醇后薄膜的电导率提高了近三个量级。退火和掺杂对薄膜透过率影响不大，可见光范围内透过率仍保持在85％以上。接下来，对于不同配比的P3HT：PCBM活性层进行了退火研究，退火后薄膜的吸收不断增强，吸收峰的峰位有所红移，薄膜出现了不同程度的晶化，主要是P3HT发生了部分晶化。对表面形貌的进一步研究发现退火后薄膜的表面粗糙度有所增加，并形成了一定清晰可见的互穿网络，使薄膜性能得到大大的改善。配比不同，最佳退火条件有所不同，并且P3

3、HT分子质量不同对薄膜性能也有所影响。最后关于太阳电池电池的研究发现，退火能改善电池的性能，而且蒸电极后退火要优于蒸电极前退火的效果，电池在AMl．5，100mW／cm2条件下于空气中测试，最后优化得到电池效率2．38％。一关键词：聚合物有机太阳电池PEDOT：PSSP3HT：PCBM退火AbstractAbstractOrganicsolarcellsbasedonpolymerhavebeenallintensivelystudiedareathroughthelastfewyears．Polymersemiconduct

4、orsarelessexpensive，simpleprocedureandflexibilityofferedthroughthechemicaltailoringofdesiredproperties．Therehavebeensignificantimprovementinsolarcellperformancethroughaggressiveresearchontheregioregularpoly(3一hexylthiophene)(RR-P3HT)：【6，61-phenyl—C61-butyricacidmeth

5、ylester(PCBM)bulkheter-junctionsystem·Inthispaperthenormaldevicearchitecture：glass／ITO／PEDOT：PSS／P3HT：PCBM／A1wasadopted．ThetransferlayerofPEDOT：PSSfilmsandactivelayerP3HT：PCBMpreparedbyspin·-coatedtechniqueinglove·-boxwerestudiedindetail．Andthentheoptimizedperforman

6、cesofcellsweregiven．Firstly，photoelectricpropertiesofPEDOT：PSSfilmsatdifferentannealinganddopingtreatmentwereinvestigatedindetail．ItWasfoundthatwiththeincreasingofannealingtemperatureandtime，theconductivityofPEDOT：PSSincreasedandreachedanmaximumvalue．ThisiSduetothes

7、tronglyinfluenceofmorphologyonthefilmproperty．Inaddition，thefilmsannealedinvacuBnlshowedhigherconductivitythanannealedinnitrogenandatmosphereduetohydrophilicpropertyofPEDOT：PSS．TheconductivityofPEDOT：PSSincreasedbyalmostthreeordersofmagnitudeupontheadditionofDMFandg

8、lyc01．Atthesametimethetransmittanceinthevisibleregionalsokeptabove85％afterthetreatment．Then，P3HT：PCBMfilmswiththreedifferentproportionwere