【摘 要】
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有机太阳能电池因为其活性层原料来源广、质量轻、透明和可印刷加工等优点,成为研究热点。针对电池结构,活性层材料,电荷传输层材料以及电极材料等方面,研究者们探索了很多方案,试图解决目前有机太阳能电池面临的效率低下和稳定性差的问题。近年来,由于新型活性层材料的出现,有机太阳能电池得到了快速发展,单结器件的光电转化效率已经超过18%,叠层器件的效率也突破了17%,但依旧没有能够达到商业化的要求。相比于活性
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有机太阳能电池因为其活性层原料来源广、质量轻、透明和可印刷加工等优点,成为研究热点。针对电池结构,活性层材料,电荷传输层材料以及电极材料等方面,研究者们探索了很多方案,试图解决目前有机太阳能电池面临的效率低下和稳定性差的问题。近年来,由于新型活性层材料的出现,有机太阳能电池得到了快速发展,单结器件的光电转化效率已经超过18%,叠层器件的效率也突破了17%,但依旧没有能够达到商业化的要求。相比于活性层,电荷传输层的发展相对于滞后。界面修饰能够减少界面陷阱,改善功函数和欧姆接触等。本论文采用有机/无机复合的电荷传输层来提高器件的效率和稳定性。1.对于目前在反向器件中应用最广泛的电子传输层氧化锌进行改性,首先在氧化锌前驱体溶液中引入一定浓度的有机高分子（PEIE）溶液,旋涂成膜之后退火,然后用2-甲氧基乙醇溶液刻蚀退火后的薄膜,通过形貌表征和X射线光电子能谱分析证明经过溶液刻蚀后的薄膜具有多孔结构。最后制备了ITO/多孔氧化锌（P-ZnO）/活性层/Mo O3/Ag的反向器件,采用三种电子给体:电子受体(PBDBT:DTPPSe-2F、PTB7-Th:PC71BM和PM6:Y6)活性层体系,探讨了P-ZnO作为电子传输层的有效性。与基于原始溶胶凝胶法氧化锌薄膜的有机太阳能电池器件相比,用P-ZnO作电子传输层的有机太阳能电池器件具有更好的光伏性能。基于PBDB-T:DTPPSe-2F、PTB7-Th:PC71BM和PM6:Y6为活性层的器件可分别实现14.78%、9.85%和16.57%的光电转化效率。此外,基于P-ZnO/PBDB-T:DTPPSe-2F结构的电池器件在空气条件下也表现出比较高的光伏效率和令人满意的长期存储稳定性。2.对于目前在正向器件中应用最广泛的空穴传输层聚（3,4-乙撑二氧噻吩）:聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）进行掺杂改性,借助keggin型结构的磷钨酸（HPW）和无水醋酸铜反应合成磷钨酸铜（Cu PW）晶体。磷钨酸铜晶体掺杂到PEDOT:PSS水溶液中,不仅抑制了器件的缺陷态复合,而且由于铜离子的引入,空穴传输层薄膜的电导率大幅上升,载流子密度明显提高。另外,掺杂后的PEDOT:PSS功函数增加,降低了空穴提取的势垒,电荷传输性能得到明显改善。与文献中报道的基于HPW/PEDOT:PSS的器件相比,基于Cu PW/PEDOT:PSS的电池器件性能更优。总而言之,本文通过制备有机/无机复合的电荷传输层,改善电荷传输层的功函数,并且具有良好的形貌和表面粗糙度从而提升的器件的光电转化效率和稳定性。
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