界面缓冲层修饰的聚合物太阳能电池性能研究.pdf

《界面缓冲层修饰的聚合物太阳能电池性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、中国科学技术大学硕士学位论又界面缓冲层修饰的聚合物太阳能电池性能研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：王海涛材料物理与化学杨上峰教授二。一二年五月UiversihofScienandTechnolog)ofChinanversityofcJenceaechnoloqyAdissertationformaster’SdegreePolymerSolarCellsModifiedwithInterfacialBufferLayersAuthor’SName：Specialit、，：．，一bupervlsor：Finishedtime：HaitaoWangMaterialsPhy

2、sicsandChemistryProf．ShangfengYangMay,2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：二撇签字日期：三』上生坦中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以

3、将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。／驰开口保密(——年)作者签名：导师签名：签字日期：苫丝l互：S!；Q签字日期：摘要聚合物太阳能电池具有重量轻、成本低、可用湿法成膜(如旋涂、滚筒印刷等方式)大面积制造，以及可做成柔性器件等优点，越来越受到人们的关注，已成为近些年热门研究领域之一。随着新型受体和给体材料的发展，近年来聚合物太阳能电池的能量转换效率得到不断的提升。另一方面，通过引入合适的缓冲层(阴极缓冲层或阳极缓冲层)

4、可以促进电荷的传输和收集，从而进一步提高电池的效率。本论文集中予通过引入新型界面缓冲层提高基于P3HT：PCBM体系的体相异质结聚合物太阳能电池的能量转换效率，开展了以下两个方面的工作：1．第一次将聚乙烯毗咯烷酮(PVP)作为非共轭聚合物阴极缓冲层引入到基于P3HT：PCBM体系的体相异质结聚合物太阳能电池中，显著地提高了电池器件的能量转换效率(PCE)。对比和分析了通过两种成膜方式(直接旋涂和自组装)将PVP引入到光活性层与Al电极之间的效果。在直接旋涂工艺的优化条件(3000rpm)下，所得到体相异质结聚合物电池器件ITO／PEDOT：PSS／P3HT：PCBM／PVP／A1

5、的最高PCE达3．9％，相比起未引入PVP的参比电池的提高幅度为29％。实验结果表明PCE的提高主要是由短路电流(Jsc)增大引起的，说明PVP阴极缓冲层的引入增加了阴极对电荷的收集能力。PVP阴极缓冲层的引入对提高电池的各性能参数的影响可归结为以下三个方面：(1)活性层P3HT：PCBM与Al电极之间形成了界面偶极层；(2)PVP与A1电极中的Al原子发生化学反应；(3)增加了A1电极薄膜表面的粗糙度。作为对比，我们还研究了将PVP直接掺杂到P3HT：PCBM溶液中进行旋涂，在成膜过程中PVP通过自组装形成阴极缓冲层。在优化的工艺条件(3％掺杂)下，电池的PCE仅提高13％。这

6、一结果表明通过直接旋涂的方法引入PVP阴极缓冲层对电池PCE提高的幅度比利用自组装的方法高，因此说明即使直接旋涂增加了一步旋涂工艺，但其提供了一种简单而更为有效的方法增加聚合物太阳能电池的能量转换效率。2。通过有机溶剂N，N二甲基甲酰胺(DMF)处理PEDOT：PSS阳极缓冲层，基于P3HT：PCBM体系的聚合物太阳能电池的能量转换效率得到了很大程度提高。DMF处理PEDOT：PSS阳极缓冲层主要有两种方式：(1)DMF1：4混合原始的PEDOT：PSS溶液；(2)直接旋涂DMF在原始的PEDOT：PSS阳极缓冲层上。其中方法(2)的效果最为显著，器件结构为ITO／PEDOT：P

7、SS／P3HT：PCBM／AI摘要的电池通过直接旋涂DMF(3000转／秒)处理PEDOT：PSS阳极缓冲层后，效率由3．16％提高到4．27％，提高幅度为35％。结果表明PEDOT：PSS薄膜的导电性增强及表面形貌变化有利于空穴的抽取和收集，P3HT：PCBM薄膜的表面形貌变化有利于活性层光吸收的增强和电子的收集。关键词：阴极缓冲层阳极缓冲层PVPDMFP3HT：PCBMPEDOT：PSS聚合物太阳能电池能量转换效率ABSTRACTPolymersolarcellshavese