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近年来,由于新型给-受聚合物材料的不断涌现,聚合物-聚合物(全聚合物)有机太阳能电池得到了快速发展,然而基于太阳能电池器件本身的研究却鲜有报道。因此,本论文从全聚合物器件出发,着重研究了器件制备工艺、处理方法和器件中活性层结构对全聚合物太阳能电池器件效率和稳定性的影响,进一步提升光伏器件性能。本文的主要内容如下:首先,本章成功的制备了一系列新型窄带隙聚合物PBDs,基于此类聚合物的的聚合物/C70有机太阳能电池比基于传统PCBM体系的电池器件具有更优异的性能。基于PBDs/C70太阳能电池的最高光电转换效率达到了 6.1%,并且与传统的聚合物/PCBM器件相比具有很好的热稳定性和价格优势。但是富勒烯材料在可见光区域吸对太阳光的捕获能力不足,采用聚合物作为受体有望在保证良好稳定性的同时进一步提升器件的光电转换效率;进而,在本章中系统对比了采用聚合物N2200和PCBM分别作为电子受体的聚合物太阳能电池性能。本章研究中,首先对比不同的体异质结混合薄膜对水分的耐受性。基于PCBM的混合薄膜在0-20%湿度下能保持稳定的性能,而全聚合物混合薄膜在在更大的湿度范围中(0-80%)表现出优异的稳定性(最佳效率接近9%)。紧接着对未封装有机太阳能电池进行了长期稳定性测试。未封装的全聚合物太阳能电池在有无热应力和空气(≈25℃,相对湿度:20%)条件下老化均表现出优异的稳定性,这些结果表明全聚合物电池在光电转换效率和制备工艺中明显优于传统的聚合物-富勒烯太阳能电池;同时,为了进一步通过对活性层的调控提升全聚合物电池的光电转换性能。本章系统研究了 n型掺杂剂TBAX(TBAF,TBACl,TBABr和TBAI)对PBDB-T:N2200全聚合物有机太阳能电池的性能影响。在低掺杂浓度(0.04wt%)下,所有掺杂剂,尤其是TBAI,均能使器件中短路电流略微上升,填充因子显著增加,器件效率从5.8%增加到7.0%。这主要是由于n型掺杂剂可以有效地抑制体薄膜内和界面处的复合,导致二极管理想因子n,FF和Jsc的提升;最后,为了探求新型的器件结构来解决目前全聚合物体异质结混合薄膜中载流子复合损耗和传输的瓶颈问题,以实现器件短路电流密度和填充因子的提升。一种基于低温溶液法制备的P/N平面异质结全聚合物有机太阳能电池被提出来,依然选用聚合物给体PBDB-T和受体N2200,来制备最高光电转换效率达到9.52%的全聚合物太阳能电池,相比于传统体异质结太阳能电池6-7%的光电转换效率显著提高。平面异质结器件中协同上升的器件参数以及增强的器件吸收,降低的双分子复合和改善的电荷传输与收集。综上所述,本论文通过新材料的设计合成以及一系列的器件方面工作(器件形貌,器件制备条件,掺杂处理和器件结构)来研究有机太阳能电池的性能、形貌、电学性质、稳定性等关键科学与技术问题。本论文对进一步提升有机太阳能电池,尤其是全聚合物太阳电池的器件性能提供了新的思路与途径。