PIN结构有机太阳能电池的研究

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1、上海人学硕上学位论文摘要与传统的硅基和化合物太阳能电池相比，有机太阳能电池有许多很有潜力的优势。例如：制备简易、可大面积成膜。廉价尤其是有机太阳能电池的柔性，成为新一代太阳能电池的研究热点。在器件结构的发展过程中，经历了从单层膜结构到异质结结构再到多层器件结构的过程，其中体异质结结构太阳能电池的优势尤为引人注目。PIN结构有机太阳能电池继承了一般太阳能电池的优点，而它的光电转换效率却高于同类电池。PIN结构太阳能电池通过提高太阳光吸收效率，增加激子的分离效率，良好的载流子传输层输运能力以及电极修饰来提高太阳能电池器件的光电转换效率。本文制备了一种ITO／CuPc

2、／CuPc：C60／Alq3／Al结构的PIN有机太阳能电池，采用Cu-phthalocyanine(CuPc)和fuUerene(C60)的共混层作为光激发层，采用CuPc和Alq3作为空穴传输层和电子传输层。利用真空蒸发镀膜法制备各层有机薄膜，并用紫外可见吸收光谱、原子力显微镜、荧光发射光谱以及I—V曲线来表征器件性能。1．研究了PN结构器件与PIN器件结构太阳能电池的性能比较，分析了I层作为吸收阳光和拆分激子的作用。2．研究了器件的光吸收层、电子传输层、空穴传输层的膜厚参数对光吸收情况、开路电压、短路电流密度和能量转换效率产生的影响。结果表明：当器件光吸收

3、层、电子传输层、空穴传输层的厚度分别为15nm、30nm、40nm时，器件的性能达到最优化。3．研究了器件的两种界面修饰：在薄膜蒸发之前用紫外光照射ITO玻璃；在Alq3与Al电极之间插入LiF。研究发现，由于LiF有减小Alq3与砧能级差的作用，对比未经修饰结构的PIN电池界面修饰的电池性能有明显的提升。4．最优化太阳能电池器件性能的各特征参数为Jsc=1．793mA·ClTI～，Voc=0．65V，FF=0．49，rl0．561％。关键词：有机太阳能电池；PIN；真空蒸发；界面修饰；VI上海大学硕士学位论文ABSTRACTComparedwithtradit

4、ionalsilicon—basedandcompoundssolarcells，organicsolarcellshavesomepotentialadvantagessuchassimplepreparation，thefilmCanbelargeandlowcost，inparticularitsflexility．Itisboundtobecomeanewgenerationofsolarcellresearch．Thestructureoftheorganicsolarcellshavealsogonethroughalongdevelopmentpr

5、ocess，fromtheoriginalsingle—layerdevicetothebulkheterojunctionorganicsolarcells，bulkheterojunctionstructureasoneofthenewgenerationstructurehasitsattractiveadvantage．PINstructureorganicsolarcellsinheritedtheadvantagesofgeneralorganicsolarcells．Anditsphotoelectricconversionefficiencyis

6、higherthanthesimilardevices．PINcellsperformhighefficiencythroughtheefficiencyofsunlightabsorptionincreased，absorptionlayersplitsexcitoneffectively,goodperformanceofthecarriertransportlayersandmodificationofthecathode．Inthispaper,weusedblendsofCu·phthalocyanine(CuPc)andfullerene(C60)a

7、stheactivelayerandAlq3andCuPcasthetransportlayertofabricatetheCuPc／CuPc：C60／Alq3／A1PIN-typeorganicsolarcell．ThoselayersweregrownbyvacuumevaporationmethodandcharacterizedwithUV-visiblespectrometry,AFM，FluorescenceSpectrophotometerandI-Vcurve．1．DiscussedthecellperformancewithPNandPINst

8、ructuresolar